Накопление тяжелых металлов в почве и газонной растительности городской территории (г. Уфа, Россия) Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 581.5 DOI: 10.24411/1816-1863-2019-14018

й НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ З. К. Амирова, а. б. н, профессор

о

о

кафедры экологии, географии

о МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ

X и экологии природопользования,

О И ГАЗОННОЙ Башкирский государственный

2 РАСТИТЕЛЬНОСТИ педагогический университет

« тъшьшьшяттьшьшлшл им. М АкмУллЫ УРа ^^

о ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ Z.amirova2014@yandex.ru,

(Г. УФА, РОССИЯ) А. А. Кулагин, д. б. н, профессор,

заведующий кафедры экологии,

о географии и экологии природопользования,

и ^

Ф

IX

О kulagin-aa@mail.ru,

I-

и

Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, Уфа, Россия,

А. А. Хакимова, аспирант кафедры экологии, географии и экологии природопользования, Башкирский

и о

государственный педагогический

о университет им. М. Акмуллы, Уфа, Россия,

о aliya-08@inbox.ru

т Ф Ю ч;

О ^

и Ф

т почвы г ородских жилых кварталов и рекреационных зон одного их промышленных городов Рос-

В работе приведены результаты исследований загрязнения почвы селитебной зоны ГО г. Уфа, а также городской газонной растительности тяжелыми металлами (ТМ) 1-го и 2-го классов опасности, а также мышьяком. На период обследования в 2015—2016 гг. установлено загрязнение ТМ

сии — Уфы вследствие сочетания литосферных фоновых концентраций металлов, характерных для региона Южного Урала, индустриального и транспортного загрязнения города с население более 1 млн человек за почти 60 лет интенсивного промышленного развития. В целом для го-СП рода наиболее существенно оказалось превышение ПДК Pb: в 7,2 % проб. Превышения ПДК обнаружено для меди — в 1,2 % проб, для никеля — в 3,6 %, для цинка — в 2,5 %. Отмечен единичный случай превышения ПДК ртути. В связи с известными проблемами повсеместного превышения фонового уровня As действующего ПДК, эта же ситуация наблюдается и для почв г. Уфы, а именно превышение ПДК As в 1,5—2 раза.

Изучено накопление ТМ в смешанных пробах газонной растительности, оценено количество ТМ, поглощенных растительностью с учетом периодичности удаления газонной травы за летний период. Результаты сопоставлены со средним значением концентраций ТМ в почве. Коэффициенты накопления в газонной траве составили от 0,05 (Pb) до 1,42 (Cu) для различных загрязнителей, т. е. зависимость не выявлена. Отсутствие накопления в газонной траве объясняется коротким периодом взаимодействия с окружающей средой вследствие периодического скашивания. Полная смена наземной части газонной растительности происходит как минимум 6 раз за сезон. Полученные результаты сопоставлены с информацией о накоплении и транспорте в системе «почва—растение», полученной в крупных городских агломерациях различных регионов России и стран м ира. Сделан вывод о том, что озеленение с использованием газонов является вариантом фиторемедиации городских почв с учетом особенностей накопления ТМ различными видами.

The paper presents the results of the soil contamination studies of the residential zone of the city of Ufa, as well as urban lawn vegetation with heavy metals (HM) of hazard classes 1 and 2, as well as arsenic. For the period of the survey in 2015—2016, HM contamination of the soil of the urban residential quarters and recreational areas of one of the industrial cities of Russia, Ufa, due to a combination of litho-spheric background concentrations of metals characteristic of the Southern Urals Region, industrial and transport pollution of the city with the population of more than 1 million people for almost 60 years of intensive industrial development. In general, for the city, the most significant was the excess of MPC Pb: 7.2 % of samples. MPC excess was found for copper in 1.2 % of samples, for nickel in 3.6 %, for zinc in 2.5 %. A single case of exceeding the MPC of mercury was noted. In connection with the known problems of widespread excess of the background level of As of the current MPC, the same situation is observed for the soils of Ufa, namely, the 1.5—2 times excess of MPC for As.

The accumulation of HM in mixed samples of lawn vegetation was studied, the amount of HM absorbed by vegetation was estimated taking into account the periodicity of lawn grass removal during the summer period. The results were compared with the average value of HM concentrations in the soil. Accumulation coefficients in the lawn grass ranged from 0.05 (Pb) to 1.42 (Cu) for various pollutants, i. e. no de-

pendence was found. The lack of accumulation in lawn grass is explained by a short period of interaction with the environment due to periodic mowing. A complete change of the ground part of the lawn vegetation occurs at least 6 times per season.

The obtained results are compared with the data on accumulation and transport in the soil-plant system obtained in large urban agglomerations of different regions of Russia and countries of the world. It is concluded that landscaping using lawns is a variant of phytoremediation of urban soils, taking into account the peculiarities of HM accumulation by different species.

Ключевые слова: почва, газонная растительность, тяжелые металлы, медь, никель, ртуть, мышьяк. Keywords: soil, lawn vegetation, heavy metals, copper, nickel, mercury, arsenic.

Введение

Усиление антропогенной нагрузки крупных городов на их лесопарковые зоны сопровождается деградацией растительного покрова и почв, что снижает фи-тосанитарную роль городской растительности. Здоровье человека в городах и поселках также сильно зависит от состояния городских почв.

Загрязнение отходами и атмосферными осадками, потеря органических веществ, изменения в реакции почвы, структурная деградация и заражение патогенными микроорганизмами постепенно изменяют экологическую функции почв в городских районах. Это приводит к уменьшению поступления в атмосферу кислорода, загрязнению воздуха вне/внутри помещений, водоемов и грунтовых вод. Тяжелые металлы, попавшие в почву, остаются там в течение м ногих л ет и после удаления источника загрязнения.

Факт увеличения содержания тяжелых металлов в почвах городов России был отмечен во многих исследованиях [1—5]. Различие в уровне загрязнения почвы городских кварталов и цветников выявлено в почве г. Йошкор-Олы, так содержание на 33,3 % улицах содержание меди в почве превышает ПДК в 1,5—1,9 раза и содержание варьировало от 21,75 до 104,93 мг/кг почвы, на 25 % улиц отмечалось высокое содержание свинца, превышающее ПДК в 1,1—2,9 раза, до 93,50 мг/кг. Содержание кадмия в почве в придорожной зоне города невысокое — от 0 до 2 мг/кг, что не превышает ПДК. В то же время концентрация меди в почве цветников на улицах составляла 55,9 мг/кг, а в парке — 7,85 ± 0,17 мг/кг, т. е. менее ПДК. Содержание ц инка и никеля также не превышают ПДК [6].

Изучено содержание тяжелых металлов техногенного происхождения в почвенном покрове восьми городов Среднего и Нижнего Поволжья с развитой транс-

портной инфраструктурой и промышленным производством [3]. Максимальные количества тяжелых м еталлов отмечены в верхних, органогенных горизонтах городских почв. ТМ — портреты почв городов существенно отличаются. Так, элементный состав тяжелых металлов в почвах г. Саратова выглядит следующим образом: Mn > Zn > Pb > Cu > Co > Ni > Hg > Cd, в почве г. Балашова: Mn > Zn > Cu > Pb >

> Ni, а в почве г. Кузнецка: Fe > Cr >

> Zn > Co > Pb > Sb [3].

Состояние растительности городов также зависит от уровня загрязнения, в том числе и тяжелыми металлами, водорастворимые формы которых проникают по корням, стеблям в листья и другие части растений [7]. Но именно это явление лежит в основе фиторемедиационных технологий очистки почв [8—10]. Известно избирательное поглощение металлов различными видами растений [11, 12]. Например, при концентрации Cd в почве от 1 до 13 мг/кг наступает нарушение активности ферментов, процессов транспира-ции и фиксации СО2, торможение фотосинтеза, ингибирование биологического восстановления NО2 до NО, затруднение поступления и метаболизма в растениях ряда элементов питания. Внешние симптомы — задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев [7]. Имеются отдельные работы по изучению загрязнения газонной растительности городов [13, 14], многочисленные работы по изучению миграции ТМ в древесные и кустарниковые растения, сельскохозяйственные культуры [15—18] и механизмов поступления и транспорта тяжелых металлов в растениях: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.), тополь (Populus sp.), береза бородавчатая (Betula pendula Roth) [13], а также механизмов устойчивости растений к высоким концентрациям этих элементов в окружающей среде [12].

О»

О

О -1 X х

CD

Г)

О

б

а>

ы

О ^

0 Г)

1

о

Г)

Г) -I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

О

О ТЗ О Ш

Г)

О

X

о

ы ш

Г) -I

оз О

D m i-

U

w

CO

О X

О ^

и a

О ^

О

D

U

CD iS

О ^

I-

u

и о

X

и D С

О

со ф

VO ч;

О ^

U

ш

т

о (Г)

Имеются данные об аналогичных исследованиях системы «ТМ — почва города — фитомасса/виды растений» в Самаре, Йошкар-Оле, Архангельске, Новочеркасске, Иркутске и других городах России [13, 15—18]. Исследования позволили оценить устойчивость экологических свойств газонных трав, установить предел выносливости корневой системы газонных трав при загрязнении почвы свинцом. Основные из них: овсяница красная (Festuca rubra L.); овсяница овечья (Festuca ovina L.); райграс пастбищный многолетний (Lolium perenne L); мятлик луговой (Poapratensis L.). По степени сохранения экологических свойств газонные травы образуют ряд: овсяница красная > райграс пастбищный > > овсяница овечья > мятлик луговой.

Исследования альпийской растительности в национальном парке «Дурмитор» в Черногории показали наличие прямой пропорциональной зависимости концентрации металла в почве и фитомассе флористической смеси различных видов растений альпийских лугов (семейства Gra-mineae, Leguminosae, Compositae, Rosaceae, Caryophyllaceae, Cyperaceae, Juncaceae и др.) для Zn, Cu и Cd. Исключением являлся РЬ, не переходящий в мобильную фракцию и являющихся недоступным для растений [19].

Обзор загрязнения почвы городских районов различных урболандшафтов г. Уфы в 2000—2007 гг. приведен в работе [20]. Исследований загрязнения тяжелыми металлами городской почвы и растительности в г. Уфе немного [21, 22]. Большинство работ касалось древесной растительности, оценки загрязнения зеленых газонных насаждений ТМ не выявлено.

Газонная растительность достаточно распространена в Уфе. Так, с 2013 по 2016 г. в Уфе было создано 17 новых и благоустроено 28 существующих зон отдыха. Сейчас в городе имеется 77 парков и скверов общей площадью 494 га. Ежегодно в весенне-летний период обустраиваются газоны на площади более 800 га, цветники — 4,9 га, организуется свыше 200 альпийских горок (сайт администрации ГО Уфы, ufacity.info).

Растительность культурных газонов в последние годы создается на основе универсальных травосмесей, отличающихся быстрым развитием, высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям окру-

жающеи среды, зимостойкостью и долголетием. Типичный состав таких газонов представлен следующими видами растений: овсяница луговая — 20 %, райграс пастбищный — 20 %, райграс однолетний — 20 %, тимофеевка луговая — 40 %. Для залужения откосов и обочин дорог и для озеленения дворовых территорий используются составы на основе трав: ежа сборная — 20 %, овсяница луговая — 30 %, кострец безостый/тимофеевка луговая — 30 %, донник/козлятник — 20 %.

Объекты и методы исследований

В 2015 г. в рамках выполнения государственной муниципальной программы «Мониторинг состояния окружающей среды и здоровья населения ГО г. Уфы РБ на 2012—2016 гг.», были проведены обследования почвы городской территории на предмет определения тяжелых металлов 1-го и 2-го класса опасности РЬ, Си, Cd, И§, N1, Zn, а также Аз. Были построены экологические карты загрязнения городских почв ТМ в Уфе (рис. 1). Выявлены изменения в валовом содержании некоторых ТМ в почве по сравнению с данными 2007 г., а именно снижение концентрации цинка в 1,3 раза (120,72 мг/кг в 2000 г. и 77,57 мг/кг в 2015 г. и кадмия с 0,73 до 0,35 мг/кг). Отмечено увеличение концентрации свинца с 10,47 до 19,02 мг/кг. Содержание ртути в почве оценено как незначительное, как в 2007, так и в 2015 гг. (0,07 мг/кг).

Данные, полученные при проведении мониторинга ТМ в почве Уфы в 2015 г., были использованы в данном исследовании для сопоставления валового содержания тяжелых металлов (Си, Zn, Cd, РЬ, №) и Аз в системе «почва — городская газонная декоративная растительность».

Исследования основывались на базовых документах: СанПин 42-128-4698— 88, ГОСТ 53123—2008 (качество почв), ГОСТ 54964—2012 (экологические требования к объектам недвижимости). Отбор проб почвы с территории города был проведен в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02—84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализов»; ГОСТ 53123—2008 «Качество почвы. Отбор проб. Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения поч-

N

Условные обозначения

Цинк _ 1-200

ПДК 220

о 201-220

о 220-336

Рис. 1. Расположение пробных площадок отбора проб почвы при мониторинге содержания тяжелых металлов (ТМ) в почве Уфы (пример — распределение загрязнения цинком) (Отчет БГПУ по контракту № 0301300448614000029).

вы». Оценка токсичности проведена путем сравнения с ПДК и ОДК почв [24, 25].

Пробы растений отбирали на тех же участках, что и пробы почвы в летний период времени (август 2016 г.). Для получения объединенной пробы растений массой 1,0 кг натуральной влажности отбирали не менее 10 точечных проб с типичным набором растений. Размер пробных площадок составлял 1 s 1 м. В полевых условиях наземную часть растений срезали острым ножом на высоте 3—5 см над поверхностью почвы, укладывали в полиэтиленовую пленку. Дальнейшую обработку (сушка в комнатных условиях, определение видов растений) проводили в лаборатории (ГОСТ 27262—87 Корма растительного происхождения. Методы отбора проб).

Использованы стандартные методы подготовки проб. Наземные части растений из точечных проб объединялись в общую пробу массой 1—1,5 кг. Растительную массу промывали водой. Высушенные при 20 °С пробы измельчали до порошкообразного состояния, отбирали из них навески массой 0,5 г, которые подвергали мокрому озолению смесью HClO4 : NO3 : H2SO4 : H2O2.

В сборной городской газонной растительности в основном присутствуют наземные части растений (Festuca pratensis,

Taraxacum officinale, Poa pratensis, Capsella bursa-pastoris и др.). В газонной растительности были обнаружены также: пырей ползучий (Elytrigia repens) (ул. Летчиков, 19), мать-и-мачеха (Tussilago farfara), клевер луговой, или клевер красный (Trifolium pratünse) (Сквер Волна), подорожник (Plan-tago major) (ул. Пушкина, 2), щавель шпинатный (Rumex patientia) (ул. Лесопильная, 8), поросль клена американского (Acer negundo) (ул. Нехаева, Сад им. С. Юлаева).

В пробах почвы после высушивания и фракционирования и в пробах растительности после озоления, определяли содержание металлов 1-го и 2-го класса опасности и мышьяка. Далее проводили определение концентраций тяжелых металлов с применением сертифицированного метода атомно-абсорбционной спектрофо-тометрии. ТМ (Pb, Cu, Zn, Ni) и As определялись методом атомно-адсорбци-онной спектрофотометрии с атомизаци-ей в пламени воздух-ацетилен на приборе «Carl Zeiss Jena» марки AAS-30) по методике М-МВИ-80—2008), Cd (спектрометр атомно-абсорбционный МГА-915МД.

Результаты и их обсуждение

На рис. 1 приведено расположение точек отбора проб почвы на территории Уфы. Средние уровни загрязнения по

О»

О

О -i X х

CD

Г)

О

б

а>

ы

О ^

0 Г)

1

о

Г)

Г) -I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

О

О ТЗ О Ш

Г)

О

X

о

ы ш

Г) -I

оз О

о

т

I-

и

со О X

О ^

и а О СР

О

а

и

Ф

IX

о

СР

I-

и

и о

X

и о с

о

со ф

Ю ч;

О ^

и Ф т X

О

административным (территориальным) районам города приведены в таблице 1.

С учетом этих данных для проведения отбора газонной растительности были выбраны 16 пробных площадок из всех районов Уфы (ПП 1—ПП 16). 30 % проб представляли парки и скверы города (табл. 2).

Анализ полученных результатов показал присутствие всех исследованных элементов ТМ как в почве, так и в газонной растительности.

В каждом из наборов д анных присутствуют значения, существенно превосходя-

щие средние значения, например, аномально высокий уровень свинца в пробе растительности, отобранной на ул. Госпитальной (ПП 13) причем загрязнение почвы велико, но не экстремально. Выделяются также данные о высоком загрязнении почвы цинком на улице Лесопильной (ПП 1), в то время как в растительности этого не наблюдается — зафиксировано содержание цинка на среднем уровне.

Был рассчитан коэффициент накопления К = CgГass/Csoц, характеризующий соотношение концентрации ТМ в газонной траве и почве. Использовано отнесение на

Таблица 1

Средние показатели содержания ТМ (валовая форма) по территории Уфы по районам по результатам мониторинга в 2015 г. (мг/кг сухого веса)

Район города Pb Си № Zn Cd As

Демский 18,13 27,25 52,43 70,82 0,31 3,04

Советский 18,89 23,66 49,95 69,15 0,36 2,78

Орджонидзевский 23,86 26,17 52,80 92,01 0,31 3,24

Кировский 16,86 23,20 54,85 86,74 0,32 2,89

Калининский 20,82 22,66 43,21 79,03 0,35 3,19

Ленинский 20,24 27,48 51,11 95,65 0,30 2,64

Октябрьский 14,36 20,46 51,57 49,58 0,30 2,71

Пригород 13,04 21,27 54,17 59,33 0,35 3,01

Среднее по городу 19,02 24,41 50,84 77,57 0,32 2,93

Стандартное 3,04 2,62 3,70 15,92 0,02 0,24

отклонение

Медиана 18,89 23,66 51,57 79,03 0,31 2,89

ПДК

Таблица 2

Среднее содержание элементов в надземной воздушно-сухой массе растений, мг/кг

№ пункта Описание пробной площадки Pb Си № Zn Cd Лэ

ПП 1 ул. Лесопильная, 8 0,36 34,0 14,3 69,4 0,17 0,61

ПП 2 Речное училище, стадион 0,25 36,7 25,3 84,3 0,17 0,86

ПП 3 Ул. Нехаева 0,75 15,9 5,4 103 <0,10 0,77

ПП 4 Вагоноремонтный завод 0,61 27,1 14,3 70,4 0,12 0,57

ПП 5 Ул. Чернышевского, 3 0,74 28,7 13,3 102 0,11 0,50

ПП 6 Ул. Береговая, 159 0,62 28,7 9,75 82 0,13 0,25

ПП 7 Ул. Рабочая, 69 0,92 37,5 14,3 85 <0,10 0,36

ПП 8 Сквер «Волна» 1,01 27,8 14,9 58,3 0,12 0,27

ПП 9 Депо, ул. Пушкина 0,38 11,1 21 55,5 0,08 0,71

ПП 10 «Башкирский гранит» 0,51 12,6 21,9 78,2 0,11 0,16

ПП11 Парк «Волна» Затон 0,45 24,3 7,32 63,4 0,11 0,85

ПП 12 ул. Летчиков, 19 0,74 14,9 11,4 135 0,26 0,67

ПП 13 ул Госпитальная, 26 8,13 42,7 5,58 98,6 0,18 0,42

ПП 14 Ул. Трактовая, 3 1,26 12,4 3,42 15,5 0,09 0,47

ПП 15 Сад Салавата Юлаева 0,15 6,4 0,085 27,6 0,08 0,20

ПП 16 Ул. Революционная, 30 0,11 11,6 0,226 20,4 0,05 0,13

Среднее, газонная раститель- 0,59+0,39 23,2+11,6 19,45+8,60 71,8+41,5 0,12+0,07 0,49+0,28

ность, г. Уфа

Среднее, альпийская раститель- 0,83 8,25 31,74 0,35 0,83

ность [19]

=я 0,3

о

К

§ 0,25

со

я 0,2

^ »0,15

к 3

§ I 0,1

сз н "

N

й 0,05 о

и 0

0,2 0,4 0,6

Содержание Сё в почве, мг/кг

Рис. 2. Валовое содержание Сё (К = 0,4)

Содержание Аз в почве, мг/кг Рис. 3. Валовое содержание А (X = 0,5)

О) *

О

О -1 X х

СО

Г) *

о ^

б

со

ы

о ^

0

Г)

1

о

Г)

=я

о н н о

3 '

О ' ие

ани

жа р

е

д

о С

50 40 30 20 10

150

Содержание Си, мг/кг

10

* 8

-О-

О

0,00 20,00 40,00 60,00

Содержание РЬ в почве, мг/кг

Рис. 4. Валовое содержание меди (К = 1,42) Рис. 5. Валовое содержание свинца (К = 0,05)

сухой вес пробы как почвы, так и газонной травы.

Заметного накопления ТМ в исследуемых образцах растительности не обнаружено (рис. 2—5).

Выявить корреляционные зависимости между содержанием металлов в почве и растительности нам не удалось. При этом

прослеживаются только тенденции, где максимальное накопление выявлено для меди (К = 1,42 с учетом аномальной точки и 1,52 без ее учета), минимальное — для свинца (К = 0,05). Значения коэффициентов накопления составили для цинка 1,1, для никеля — накопление отсутствует (0,2).

г>

-I

тз

о

-I

со

о-

Г> -I 03

О

О ТЗ О Ш

Г) ^

О

X

о

ы

Г) -I оз О

Тяжелые металлы в почве, мг/кг сухого веса

Таблица 3

6

4

2

0

№ пункта РЬ Си N1 гп са Лв

ПП 1 9,45 ± 2,8 25,3 ± 7,6 61,6 ± 18,5 668 ± 20,0 0,50 ± 0,15 2,73 ± 0,82

ПП 2 34,7 ± 10,4 27,8 ± 8,3 46,3 ± 13,9 293 ± 88 0,42 ± 0,12 2,17 ± 0,65

ПП 3 12,5 ± 3,8 15,3 ± 4,6 51,1 ± 15,3 38,5 ± 11,6 <0,25 3,04 ± 0,91

ПП 4 17,1 ± 5,1 15,1 ± 4,5 29,7 ± 8,9 60,5 ± 18,2 0,30 ± 0,09 2,41 ± 0,72

ПП 5 11,9 ± 3,6 16,7 ± 5,0 58,6 ± 17,6 36,1 ± 10,8 <0,25 2,93 ± 0,88

ПП 6 52,3 ± 15,7 35,1 ± 10,5 38,5 ± 11,6 311 ± 93 <0,25 2,49 ± 0,75

ПП 7 23,5 ± 7,1 4,34 ± 1,30 50,3 ± 15,1 41,6 ± 12,5 <0,25 0,10 ± 0,03

ПП 8 15,7 ± 4,7 19,7 ± 5,9 104 ± 31 59,2 ± 17,8 <0,25 1,54 ± 0,46

ПП 9 8,70 ± 2,61 18,5 ± 5,6 32,2 ± 9,7 48,5 ± 14,6 <0,25 2,18 ± 0,65

ПП 10 28,9 ± 8,7 23,7 ± 7,1 54,9 ± 16,5 108 ± 32 <0,25 2,76 ± 0,83

ПП11 27,8 ± 8,3 112 ± 34 43,6 ± 13,1 64,6 ± 19,4 <0,25 2,22 ± 0,67

ПП 12 11,5 ± 3,5 20,4 ± 6,1 67,4 ± 20,2 52,7 ± 15,8 0,32 ± 0,09 3,46 ± 1,04

ПП 13 31,5 ± 9,5 125 ± 38 61,9 ± 18,6 141 ± 42 0,34 ± 0,10 3,10 ± 0,93

ПП 14 24,3 ± 7,3 18,5 ± 5,6 92,0 ± 27,6 116 ± 35 0,28 ± 0,08 3,39 ± 1,02

ПП 15 11,5 ± 3,5 17,3 ± 5,2 60,9 ± 18,3 86,7 ± 26,0 <0,25 3,46 ± 1,04

ПП 16 17,9 ± 5,4 21,9 ± 6,5 38,9 ± 11,7 65,1 ± 19,5 0,60 ± 0,18 3,27 ± 0,98

Среднее 21,2 ± 11,76

23

о

m

I-

U

w

CO

О X

О ^

и a О CP

О

о

ca

U

Ш

IX

О CP

I-

u

и о

X

и о

с

о

со Ф

vo

О ^

U

ш

т

о (Г)

Заключение

В отличие от выводов, сделанных в работе [19], в которой было установлена статистически достоверная линейная зависимость между содержанием 2и, РЬ, Си и Сё в почве и растениях альпийских лугов, в нашем исследовании линейную зависимость установить не удалось ни для одного из рассматриваемых ТМ. Однако усредненные факторы перехода, соответствующие значению К в данной работе, были сопоставимы. Близки результаты по коэффициентам накопления свинца — 0,05 для Уфы и 0,03 — для альпийской смешанной растительности, и кадмия: 0,4 и 0,37 соответственно. Однако для и Си значения К, полученные в двух работах, существенно различаются: 1,1 (Уфа) и 0,43 (Черногория) и 1,42 и 0,43, соответственно.

Валовые концентрации ТМ в траве альпийских лугов (меди, кадмия и цинка) почти в три раза ниже, чем установлено для газонной травы г. Уфы, но содержание свинца в альпийской фитопробе сопоставимо с загрязнением травы г. Уфы. Очевидно, что Результаты, полученные в данной работе подтверждают представление о том, что к элементам сильного накопления (10 > К > 1) относятся медь, никель и цинк, к элементам слабого накопления (1 > К > 0,1) — свинец. Считается, что

накопление свинца происходит в основном в корнях растений. Только часть катионов свинца (около 3 %) с ксилемным током транспортируется в надземные органы Результаты, полученные в данной работе подтверждают представление о том, что к элементам сильного накопления (10> К > 1) относятся медь, никель и цинк, к элементам слабого накопления (1 > К > 0,1) — свинец. Считается, что накопление свинца происходит в основном в корнях растений. Только часть катионов свинца (около 3 %) с ксилемным током транспортируется в надземные органы [26].

По нашему мнению, при анализе данных следует также учесть тот факт, что в исследовании загрязнения фитопроб альпийских лугов не было скашивания травы, процесс транспорта ТМ находится в стабильном равновесном состоянии, а городская трава газонов г. Уфы за период вегетации как минимум шесть раз скашивалась на две трети надземной части и удалялась. Таким образом, зарегистрированные нами концентрации ТМ в газон -ной траве не полностью характеризуют потенциальное загрязнение, но то, что с газонной травой за вегетационный период удалялось не менее двойной концентрации зарегистрированных нами значений для ТМ, является фактором фиторемеди-ации загрязненных городских почв.

Библиографический список

1. Ежегодник. Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2016 г. // Обнинск, ФГБУ НПО «Тайфун», 2017. — 99 с.

2. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах // М.: Изд-во АН СССР, 1957. 234 с. C. 14.

3. Корчагина К. В. Оценка загрязнения городских почв тяжелыми металлами с учетом профильного распределения их объемных концентраций // Автореферат д иссертации на соискание ученой степени к. б. н. М., 2014. — 22 с.

4. Ларионов М. В. Особенности накопления техногенных тяжелых металлов в почвах городов Среднего и Нижнего Поволжья // Вестник Томского государственного университета. — 2013. — № 368. — С. 189—194.

5. Даукаев Р. Комплексная гигиеническая оценка загрязнения тяжелыми металлами техногенных территорий Республики Башкортостан // Автореферат дисс. на соиск. к. б. н. — М., 2010. — 20 с.

6. Иванова Р. Р. Оценка состояния окружающей среды по содержанию тяжелых металлов в почве и растительности города // Научный журнал КубГАУ. — № 81 (07). — 2012.

7. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях // Ленинград: Химия, 1987. — 141 с.

8. Патент RU 2 665 073 C1 «Фиторемедиационный способ очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами» Куриленко В. В.

9. Патент US 5711784 «Способ фитоминирования никеля, кобальта и других металлов из почвы» [Patent US 5711784 «Method for phytomining of nickel, cobalt and other metals from soil». Authors-Rufus L. Chaney, Jay Scott Angle, Alan J. M. Baker, Yin-Ming Li.].

10. Патент US 7049492 B1 «Подвид Thlaspi caerulescens для извлечения кадмия и цинка). [Patent US 7049492 B1 «Thlaspi caerulescens subspecies for cadmium and zinc recovery). Authors-Yin-Ming Li, Rufus L. Chaney, Roger D. Reeves, J. Scott Angle, Alan J. M. Baker].

11. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. // М.: Мир, 1989. — 439 с.

18. Пугаев С. В. Содержание и транслокация поллютантов в компонентах антропогенно измененных биогеоценозов в условиях // автореф. на соик. уч. ст. к. б. н., Нижний Новгород. — 2013.

19. Kadovic R., Belanovic S., Obratov-Petkovic D., Bjedov I. Dragovic Nada. Оценка содержания тяже-

О -i X x

CD

Г)

12. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения // Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. — 2014. — 194 с. (J,)

13. Михайлова Т. А., Шергина О. В., Калугина О. В. Накопление и миграция элементов-загрязни- о телей в системе «почва—растение» в пределах городской территории [Accumulation and migration of elements-pollutants in «soil-plant» system within urban territory] // Natural Science. — 2013. — Vol. 5. — С. 705—709. Available at www.dx.doi.org/10.4236/ns.2013.56087

14. Марутяк С. Б. Содержание тяжелых металлов в растительности газонов г. Львова // Эл. ресурс http://science-bsea.narod.ru/. а

15. Куринская Л. В. Оценка устойчивости газонных трав к загрязнению свинцом почв придорожных а полос: на примере г. Новочеркасска // дисс. а соик. уч. степ. к. б. н., Юж. федер. ун-т, Ростов- о\ на-Дону. — 2011. — 186 с. 3

16. Гладков Е. А. Влияние комплексного взаимодействия тяжелых металлов на растения мегапо- О лисов // Экология, 2007. — № 1. — с. 71—74. q

17. Узаков З. З. Тяжелые металлы и их влияние на растения // Международный научный журнал Н «Символ науки». — 2018. — № 1—2. — с. 52. О

п

г> -i ТЗ

лых металлов в почве И. Луга в национальном парке озерного плато Н. П. «Дурмитор» [Assess- о

ment of heavy metal content in soil and.grasslands in national park of the lake plateau of the N. P. «Dur-mitor»] // Montenegro African Journal of Biotechnology. — 2011. — Vol. 10 (26). — p. 5157—5165, available at: www.academicjournals.org/AJB с

20. Белан Л. Н., Амирова З. К., Валиуллина А. У., Шамсутдинова Л. Н., Хакимова А. А. Тяжелые ме- В таллы в поче индустриального, рекреационного и селитебного назначения в ГО г. Уфа // Извес- Q тия Самарского научного центра РАН. — 2015. — № 6. — С. 1—5. ^

21. Мониторинг состояния среды обитания и здоровья населения городского округа город Уфа Рес- 0 публики Башкортостан // под ред. д. б. н., профессора Кулагина А. А. — Уфа: Изд-во БГПУ, ТЗ 2014. — 250 с. д

22. Кулагин Ю. З. Древесные растения и промышленная среда // М.: Наука, 1974. — 124 с. к

23. Балашова С. П., Большаков В. И., Борисочкина Т. И. и др. Методические рекомендации по оп- О ределению степени загрязнения городских почв и грунтов и проведению инвентаризации терри- ° торий, требующих рекультивации // М.: ИМГРЭ, 2004. — 48 с. X

24. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041—06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) хи- 3 мических веществ в почве.

25. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2042—06. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) Щ т химических веществ в почве.

26. Скугорева С. Г., Фокина А. И., Домрачева Л. И. Токсичность тяжелых металлов для растений ячменя, почвенной и ризосферной микрофлоры // Теорeтическая и прикладная экология. — 2016. — № 2, с. 32—45.

ы

ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN SOIL AND LAWN VEGETATION OF AN URBAN AREA (UFA, RUSSIA)

Z. K. Amirova, Ph. D. (Biology), Dr. Habil, Professor of the Department of ecology, geography and ecology of nature management, Akmulla, Bashkir State Pedagogical University, Ufa, Russia, z.amirova2014@yandex.ru,

A. A. Kulagin, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Head of the Department of ecology, geography and ecology of natural resources, Akmulla Bashkir State Pedagogical University, Ufa, Russia, kulagin-aa@mail.ru,

A. A. Khakimova, Post-graduate student of the Department of ecology, geography and ecology of natural resources, aliya-08@inbox.ru

References

1. Ezhegodnik. Zagrjaznenie pochv Rossijskoj Federacii toksikantami promyshlennogo proishozhdenija, v. 2016. [Yearbook. Contamination of soils of the Russian Federation with toxicants of industrial origin in 2016] Obninsk, FGBU NPO Tajfun, 2017. 99 p. [in Russian].

2. Vinogradov A. P. Geohimija redkih i rassejannyh himicheskih jelementov v pochvah. [Geochemistry of rare and scattered chemical elements in soils. Moscow, Izd-vo AN SSSR, 1957. 234 p. P. 14 [in Russian].

3. Korchagina K. V. Ocenka zagrjaznenija gorodskih pochv tjazhelymi metallami s uchetom profil'nogo raspredelenija ih ob'emnyh koncentracij. [Assessment of urban soil pollution with heavy metals taking into account the profile distribution of their volume concentrations. The thesis abstracts for the degree of PhD in Biology. Moscow, 2014 [in Russian].

4. Larionov M. V. Osobennosti nakoplenija tehnogennyh tjazhelyh metallov v pochvah gorodov srednego i nizhnego Povolzh'ja [Features of accumulation of technogenic heavy metals in soils of cities of the Middle and Lower Volga Region. Bulletin of Tomsk State University]. 2013. No. 368. P. 189—194 [in Russian].

5. Daukaev R. Kompleksnaja gigienicheskaja ocenka zagrjaznenija tjazhelymi metallami tehnogennyh terri-O torij Respubliki Bashkortostan. [Daukaev R. Complex hygienic assessment of heavy metals pollution of

technogenic territories of the Republic of Bashkortostan. The thesis abstracts for the degree of Ph. D. in >:s Biology]. Moscow, 2010. 20 p. [in Russian].

« 6. Ivanova R. R. Ocenka sostojanija okruzhajushhej sredy po soderzhaniju tjazhelyh metallov v pochve i ras-

§ titel'nosti goroda. [Assessment of the state of the environment on the presence of heavy metals in the soil

O and vegetation of the city. Scientific Journal KubGAU.] 2012. 2012. Vol. 81. No. 07. [in Russian].

¡5 7. Alekseev Ju. V. Tjazhelye metally v pochvah i rastenijah. [Heavy metals in soils and plants]. 1987. L.,

Chemistry. 141 p. [in Russian]. g: 8. Patent RU 2 665 073 C1. Fitoremediacionnyj sposob ochistki pochv, zagrjaznennyh tjazhelymi metallami. ¡^ Kurilenko V. V. [Patent RU 2 665 073 C1 "Phytoremediation method for cleaning soils contaminated

¡3 with heavy metals" Kurylenko V. V. [in Russian].

s 9. Patent US 5711784 "Method for phytomining of nickel, cobalt and other metals from soil". Rufus L.

Chaney, Jay Scott Angle, Alan J. M. Baker, Yin-Ming Li.

10. Patent US 7049492 B1 "Thlaspi caerulescens subspecies for cadmium and zinc recovery). Authors-Yin-Ming Li, Rufus L. Chaney, Roger D. Reeves, J. Scott Angle, Alan J. M. Baker.

11. Kabata-Pendias A., Pendias X. Mikrojelementy v pochvah i rastenijah [Trace Elements in soils and plants]. Moscow, Mir, 1989. 439 p. [in Russian].

O 12. Titov A. F., Kaznina N. M., Talanova V. V. Tjazhelye metally i rastenija [Heavy metals and plants]. Petrozavodsk, Karelian scientific center of RAS, 2014. 194 p. [in Russian]. 13. Mikhailova T A Shergina О. V., Kalugina О. V. Accumulation and migration of elements-pollutants in "soil-plant" system within urban territory. Natural Science 5 (2013) 705—709 http://dx.doi.org/10.4236/ O ns.2013.56087 [in Russian].

u 14. Marutyak S. B. Soderzhanie tjazhelyh metallov v rastitel'nosti gazonov g. L'vova. [The content of heavy D c

D

CQ I-

U

c; CD iX

o

I-

U

metals in the vegetation of lawns] L'vov. Available at www.science-bsea.narod.ru [in Russian].

O 15. Kurinskaya L. V. Ocenka ustojchivosti gazonnyh trav k zagrjazneniju svincom pochv pridorozhnyh polos: $ na primere g. Novocherkasska: dissertacija... kandidata biologicheskih nauk: 03.02.08 [Mesto zashhity:

^ Juzh. feder. un-t]. Rostov-na-Donu, 2011. 186 s. [Assessment of resistance oflawn grasses to lead con-

g tamination of soils of roadside strips: a case study of Novocherkassk. The thesis abstracts for the degree of

^ Ph. D. in Biology]. Rostov-on-don, 2011 [in Russian].

CD 16. Gladkov E. A. Vlijanie kompleksnogo vzaimodejstvija tjazhelyh metallov na rastenija megapolisov. [Influ-^ ence of complex interaction of heavy metals on plants of megalopolises]. Ecology. 2007, No. 1. P. 71—74

¡^ [in Russian].

g 17. Uzakov Z. Z. Tjazhelye metally i ih vlijanie na rastenija. Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal Simvol nau-ki.[Heavy metals and their influence on plants. International scientific journal Symbol of science] 2018, (H Vol. 1. No. 2. P. 52 [in Russian].

18. Pugaev S. V. Soderzhanie i translokacija polljutantov v komponentah antropogenno izmenennyh biogeoceno-zov v uslovijah Respubliki Mordovija avtoreferat diss. k. b. n., Nizhnij Novgorod, 2013. [Pugaev S. V. content and translocation of pollutants in components of anthropogenically altered biogeocenoses in the Republic of Mordovia. The thesis abstracts for the degree of Ph. D. in Biology]. Nizhny Novgorod, 2013 [in Russian].

19. Kadovic R., Belanovic S., Obratov-Petkovic D., Bjedov I. Dragovic Nada. Assessment of heavy metal content in soil and.grasslands in national park of the lake plate u of the N. P. "Durmitor" Montenegro African Journal of Biotechnology Vol. 10. No. 26, p. 5157—5165, available at: www.academicjournals.org/ AJB/ date of access 13.06.2011].

20. Belan L. N., Amirova Z. K., Valiullina A. U., Shamsutdinova L. N., Khakimova A. A. Tjazhelye metally v poche industrial'nogo, rekreacionnogo i seletebnogo naznachenija v GO g. Ufa, Izvestija Samarskogo nauchnogo centra RAN. [Heavy metals in the field of industrial, recreational and residential use in the city of Ufa. Proceedings of the Samara scientific center of the ^AS.] 2015. No. 6. P. 1—5 [in Russian].

21. Monitoring sostojanija sredy obitanija i zdorov'ja naselenija gorodskogo okruga gorod Ufa Respubliki Bashkortostan. Ufa: BGPU, 2014. 250 p. [Monitoring of the state of habitat and health of the population of the city district Ufa of the Republic of Bashkortostan. Ed. by Professor Kulagin A. A.] Ufa, Publishing house of BSPU, 2014. 250 p. [in Russian].

22. Kulagin Ju. Z. Drevesnye rastenija i promyshlennaja sreda. M.: Nauka, 1974. 124 s. [Woody plants and industrial environment]. Moscow, Nauka. 1974. 124 p. [in Russian].

23. Balashova S. P., Bol'shakov V. I., Borisochkina T. I. et al. Metodicheskie rekomendacii po opredeleniju stepeni zagrjaznenija gorodskih pochv i gruntov i provedeniju inventarizacii territorij, trebujushhih rekul'tivacii. [Methodical recommendations for determining the degree of pollution of urban soils and soils and inventory of territories requiring reclamation]. Moscow, IMGRE, 2004. 48 p. [in Russian].

24. Gigienicheskie normativy GN 2.1.7.2041—06. Predel'no dopustimye koncentracii (PDK) himicheskih veshhestv v pochve. [Hygienic standards GN 2.1.7.2041—06. Maximum permissible concentrations (MPC) of chemicals in soil] [in Russian].

25. Gigienicheskie normativy GN 2.1.7.2042—06. Orientirovochno dopustimye koncentracii (ODK) himicheskih veshhestv v pochv [Hygienic standards GN 2.1.7.2042—06. Approximate permissible concentrations (UEC) of chemicals in soil]. [in Russian].

26. Skugoreva S. G., Fokina A. I., Domracheva L. I. Toksichnost' tjazhjolyh metallov dlja rastenij jachmenja, pochvennoj i rizosfernoj mikroflory. Teoreticheskaja iprikladnaja jekologija. [Toxicity of heavy metals for barley plants, soil and rhizosphere microflora. Theoretical and applied ecology. No. 2, 2016. P. 32—45 [in Russian].

№4, 2019