Научная статья на тему 'Накопление тяжелых металлов в проростках Petroselinum crispum Mill. И Medicago coerulea Less. При загрязнении темно-каштановых почв пылью свинцово-цинкового производства'

Накопление тяжелых металлов в проростках Petroselinum crispum Mill. И Medicago coerulea Less. При загрязнении темно-каштановых почв пылью свинцово-цинкового производства Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
99
25
Поделиться
Ключевые слова
INDUSTRIAL DUST. SEEDLINGS / ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЫЛЬ / ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / ПРОРОСТКИ / ТЕСТ-ОБЪЕКТ / ФИТОТОКСИЧНОСТЬ / ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ / ПОКАЗАТЕЛИ ПРОРАСТАНИЯ / THE TEST OBJECT / PHYTOTOXICITY / ECOLOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS / INDICATORS OF GERMINATION

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Камбарова Ж. Д., Панин М. С.

Исследовано влияние тяжелых металлов, содержащихся в пыли, на рост и развитие Petroselinum Crispum Mill. и Medicago coerulea Less. Аккумуляция тяжелых металлов проростками напрямую зависела от содержания пыли в почвах. Наибольшую аккумулирующую способность ТМ из почв проявляет люцерна голубая семейства бобовых (Medicago coerulea Less.) сорта «Семиреченская».

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Камбарова Ж. Д., Панин М. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN THE SEEDLINGS OF PETROSELINUM CRISPUM MILL. AND MEDICAGO COERULEA LESS. DURING THE POLLUTION OF DARK CHESTNUT SOIL BY LEAD AND ZINC PRODUCTION DUSTS

The effect of heavy metals containing in the dust on the growth and development of Petroselinum Crispum Mill. and Medicago coerulea Less. was investigated. The accumulation of heavy metals in the seedlings directly depends on the dust content in the soil. The greatest accumulating capacity of heavy metals from the soil exhibits a blue alfalfa legume (Medicago coerulea Less.) cultivar Semirechye.

Текст научной работы на тему «Накопление тяжелых металлов в проростках Petroselinum crispum Mill. И Medicago coerulea Less. При загрязнении темно-каштановых почв пылью свинцово-цинкового производства»

Раздел 4 ЭКОЛОГИЯ

Ведущие эксперты раздела: ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ БЕЗМАТЕРНЫХ - кандидат биологических наук, доцент, ученый секретарь Учреждения Российской академии наук Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН, ответственный за электронную версию журнала и работу с Российским индексом научного цитирования - http://elibrary.ru/ (г. Барнаул) МАРИЯ ГЕННАДЬЕВНА СУХОВА - доктор географических наук, доцент Горно-Алтайского государственного университета (г. Горно-Алтайск)

УДК 502/504:632.15:633.31:635.14

Kambarova Zh.D., Panin M.S. ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN THE SEEDLINGS OF PETROSELINUM CRISPUM MILL. AND MEDICAGO COERULEA LESS. DURING THE POLLUTION OF DARK CHESTNUT SOIL BY LEAD AND ZINC PRODUCTION DUSTS. The effect of heavy metals containing in the dust on the growth and development of Petroselinum Crispum Mill. and Medicago coerulea Less. was investigated. The accumulation of heavy metals in the seedlings directly depends on the dust content in the soil. The greatest accumulating capacity of heavy metals from the soil exhibits a blue alfalfa legume (Medicago coerulea Less.) cultivar Semi-rechye.

Key words: industrial dust. Seedlings, the test object, phytotoxicity, ecological and geochemical characteristics, indicators of germination.

Ж.Д. Камбарова, соискатель ВКГУ им. С. Аманжолова, г. Усть-Каменогорск Республика Казахстан, Е-mail: dshudi_kd@mail.ru; М.С. Панин, д-р биол. наук, проректор по научной работе и международным связям СГУ, г. Семей Республика Казахстан, Е-mail: pur@sgpi.kz

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОРОСТКАХ PETROSELINUM CRISPUM MILL. И MEDICAGO COERULEA LESS. ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПЫЛЬЮ СВИНЦОВО-ЦИНКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Исследовано влияние тяжелых металлов, содержащихся в пыли, на рост и развитие Petroselinum Crispum Mill. и Medicago coerulea Less. Аккумуляция тяжелых металлов проростками напрямую зависела от содержания пыли в почвах. Наибольшую аккумулирующую способность ТМ из почв проявляет люцерна голубая семейства бобовых (Medicago coerulea Less.) сорта «Семиреченская».

Ключевые слова: промышленная пыль, тяжелые металлы, проростки, тест-объект, фитотоксичность, экологогеохимические показатели, показатели прорастания.

В настоящее время в атмосферу Земли выбрасывается 200

- 250 млн. т в год пыли, осаждение которой является важным источником поступления тяжелых металлов (ТМ) на земную поверхность. Под влиянием газопылевых выбросов, загрязняющих атмосферный воздух и почву, происходит нарушение, и даже полное уничтожение естественных фитоценозов, образование техногенных геохимических провинций. Значительная доля газопылевых выбросов осаждается на поверхность почвы, при этом загрязняется верхний, самый плодородный слой [1]. Зона максимального загрязнения почвенного покрова, угнетения и гибели растений вследствие газопылевых выбросов имеет протяженность до 5-10 км от источников выбросов, а нередко до нескольких десятков километров.

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ в Восточном Казахстане поступают от 1255 предприятий, из них 406 в г. Усть-Каменогорске - одном из ведущих промышленных центров. Данные предприятия в 2009 г. выбросили 65,5 тыс. тонн загрязняющих веществ в атмосферный воздух города [2].

Одним из основных источников выбросов в окружающую среду является Усть-Каменогорский металлургический ком-

бинат (УКМК) ТОО «Казцинк». УКМК поставляет в атмосферу 4344,77 пыли в год [3].

Исследований воздействия промышленной пыли свинцово-цинкового производства на накопление ТМ в почвах и растениях, в частности, выбрасываемой УКМК ТОО «Каз-цинк», нет, что обеспечивает актуальность наших исследований.

Цель. Оценка влияния загрязнения почвы промышленной пылью на рост, продуктивность и аккумулирующую способность ТМ проростками Petroselinum Crispum Mill. и Medicago coerulea Less.

Объекты и методы.

Объектом исследования послужила технологическая пыль, выбрасываемая предприятием цветной металлургии УКМК ТОО «Казцинк». Отбор пыли произведен с очистных рукавных фильтров в отделениях пылеулавливания цехов производства свинца и цинка УКМК ТОО «Казцинк», согласно установленной методике [4].

Отбор проб почв, их транспортировка, хранение и подготовка к анализу осуществлялись в соответствии с ГОСТами [5; 6] и методическими рекомендациями [7].

Были отобраны образцы пахотного горизонта темнокаштановой среднесуглинистой почвы (К3сс) на участках, не подверженных техногенному воздействию, в районе села Калбатау Жарминского района Восточно-Казахстанской области. Выбор данного типа почвы обусловлен использованием ее в широком сельскохозяйственном производстве при выращивании различных культур. Основой для отбора проб почвенных образцов служила почвенная карта исследуемого региона масштаба 1: 300000.

Определение физико-химических свойств почв проводили в соответствии с общепринятыми методами [8]. При оценке степени буферности почв по отношению к ТМ использовали систему градаций В.Б. Ильина [9].

Концентрацию валового содержания ТМ в почве и в проростках растений определяли атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре фирмы Perkin Elmer модель 403 с электротермическим анализатором HGA-74 и дейтериевым корректором фона.

Образцы растений промывали дистиллированной водой, высушивали при комнатной температуре, измельчали и хранили в бумажных пакетах. Для определения металлов бралась навеска растений 10 грамм, которую озоляли в муфельной печи при температуре 450 С0 в течение 5-8 часов.

Одной из наиболее значимых в экологическом мониторинге почв форм ТМ является кислоторастворимая, извлекаемая 1,0 н. раствором HCl. Она содержит подвижную фракцию металла, потенциально способную к биоаккумуляции вследствие значительных изменений (в том числе и антропогенных) таких физико-химических показателей почв, как pH, содержание гумуса, гранулометрического состава и т.д. В нее входят ионы металла, связанные с различными почвенными частицами (глинистыми минералами, гумусовыми веществами, оксидами железа, алюминия, марганца, первичными минералами) и характеризующиеся различной миграционной способностью. Данный экстрагент обычно используется для извлечения общего запаса подвижных форм ТМ [10-14].

Измерения кислоторастворимой формы ТМ проводились в соответствии с методическими указаниями [15].

Для оценки распределения элемента между живым веществом и абиотической средой рассчитывали коэффициент биологического поглощения (КБП)

КБП=СР /Сп

где Ср - содержание элемента в золе растения, Сп - валовое содержание элемента в почве в месте произрастания растения.

Коэффициент накопления, служащий критерием оценки количеств металла, перешедших из почвы в растение, рассчитывали по формуле:

Кн=Ср/Сшсл

где Ср - содержание элемента в растении, Сподв — содержание кислоторастворимой формы металла в почве.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Обработка указанных параметров биологического поглощения ТМ растениями проводилась по А.И. Перельману [16].

В качестве тест-объектов использовали петрушку обыкновенную семейства зонтичные (Petroselinum crispum Mill.) и люцерну голубую семейства бобовые (Medicago coerulea Less.) сорта «Семиреченская». Выбор культур обусловлен тем, что петрушка является весьма неприхотливой огородной культурой, выращиваемой почти повсеместно, а люцерна -одной из ведущих кормовых культур региона.

Постановка вегетационных опытов проведена в соответствии с методикой З.И. Журбицкого [17]. Имитация загрязнения почв ТМ создавалась внесением промышленной пыли в дозах 0,001%, 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1,0%, 5,0%, 10%, 30%, 50% к массе воздушно-сухой почвы. В опыте использовали пластиковые сосуды ёмкостью 500 г. Навески техногенной пыли смешивались со всем объемом почвы при набивке вегетационных сосудов.

Посев семян проводили из расчета 15 растений в сосуд. Повторность опыта трехкратная. Компостирование проводилось при температуре 20-250 С. В ходе эксперимента поддерживалась 60%-я относительная влажность почвы.

Учет роста проростков осуществлялся ежедневно. Продолжительность вегетационных опытов 25 дней, затем проростки отбирались для учета биомассы и анализа на содержание ТМ. Одновременно с растениями отбирали пробы почв для анализа на валовое содержание тяжелых металлов и их кислоторастворимой формы. Во всех опытах контролем служили почвы и растения без внесения пыли.

Фитотоксический эффект (ФЭ) (%) рассчитан по формуле, опирающейся на массу растений:

ФЭ= (Мо - Мх)/ Мо ^100,

где Мо - масса растений контрольного сосуда; Мх - масса растений, выращенных на предположительно фитотоксичной среде [18].

Статистическая обработка полученных в ходе исследования данных проводилась по Н.А. Плохинскому [19] с использовании программы Microsoft Ecxel.

Результаты и обсуждение.

Установлено, что используемая в опыте пыль УКМК ТОО «Казцинк», содержит ТМ. Наибольшая концентрация валового содержания и форм соединений приходится на четыре приоритетных элемента (Zn, Cd, Pb, Cu), что послужило основой выбора данных ТМ при проведении эксперимента.

Концентрация Zn, Cd, Pb, Cu в пыли как по валовому содержанию, так и по подвижным формам, превышает кларки в литосфере и почве в десятки тысяч, а ПДК - в десятки и сотни раз. Так, превышения ПДК составили: Cu - в 472,7 раза, Pb - в 639,06, Cd - в 94000 и Zn - 2536,0 раза (таблица 1).

Таблица 1

Валовое содержание и формы соединений тяжелых металлов в пыли, выбрасываемой УКМК ТОО «Казцинк», мг/кг

элемент Валовое Кислоторастворимая Кларк в Кларк в ПДК валовой Региональный

содержание форма (1 н.р\р HCl) литосфере [20] почве [21] концентрации [22] кларк в почве ВКО [23]

Cu 15600 5139,40 47 20 33 19,5

32,9

Zn 58330 5791,8 85 50 23 42,4

9,93

Pb 20450 1923,5 16 10 32 15,8

9,41

Cd 47000 9762,7 0,13 0,5 0,5 0,2

20,77

Примечание: над чертой - содержание элемента, мг\кг; под чертой - процент от валового.

По величине концентрации валового содержания, исследуемые ТМ в пыли располагаются в следующей убывающей последовательности:

Zn ^ >РЬ >Си.

Наибольший процент кислоторастворимых форм соединений от валового количества приходится на Cd и Си.

Используемые в эксперименте темно-каштановые почвы являются бедными гумусом - 3,1%, имеют слабощелочную реакцию (рН 7,2), среднее количество ила - 20,2 % и физиче-

ской глины - 36,7%, ЕКО - 18,2 мг-экв/100г, карбонатов -2,2%. Темно-каштановая среднесуглинистая почва обладает повышенной буферной емкостью (32,5 баллов). Поглощающий комплекс насыщен кальцием (83%) и магнием (16%), обменного натрия мало (3%).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты вегетационного опыта показали, что при добавлении пыли с содержанием ТМ в почву происходит значительное увеличение концентрации валового содержания ТМ и их кислоторастворимой формы (таблица 2).

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в темно-каштановой почве под различными видами растений ______________________после окончания вегетационных опытов, мг\кг_____________________

Виды растений Дозы пыли, % РЬ Zn Си Cd

контроль 18,6 3,9 98,7 43,4 43,6 14,8 0,62 0,17

0,001 21,5 106,8 47,9 1,16

4,7 49,7 16,9 0,23

0,01 38,4 126,3 55,3 1,58

РеЬгееНпит crispum МШ. 6,8 58,3 24,7 0,29

0,05 46,7 148,8 67,9 1,83

10,3 69,2 29,8 0,48

0,1 58,3 167,9 88,3 2,10

12,4 82,4 35,6 0,57

0,5 79,2 198,6 116,5 2,85

15,3 99,3 43,8 0,74

контроль 18,6 3,9 98,7 43,4 43,6 14,8 0,62 0,17

0,001 21,2 134,3 59,7 0,78

5,2 54,6 16,7 0,22

0,01 32,4 165,7 72,3 0,97

Medicago соегиіеа Less. 6,3 62,9 28,5 0,31

0,05 40,5 198,3 96,7 1,16

12,4 78,3 41,6 0,45

0,1 48,6 218,9 120,5 1,23

18,9 98,7 64,1 0,57

0,5 67,8 248,6 148,7 1,53

23,7 154,1 84,7 0,64

Примечание: над чертой - валовое содержание, под чертой - кислоторастворимая форма

Так, в зависимости от вносимой дозы пыли, обнаружено увеличение валового количества: свинца - от 1,26 до 4,66 раза; цинка - от 1,18 до 2,11 раза; меди - от 1,15 до 3,41 раза; кадмия - от 1,58 до 4,32 раза.

Кислотрастворимая фракция ТМ в исходной почве составила: Zn - 45,4%, Си - 40%, Cd - 29,0%, РЬ - 24,3% от их валового содержания.

Как показали исследования, загрязнение исследуемых почв промышленной пылью с содержанием ТМ оказывает

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ощутимое влияние на рост и развитие проростков исследуемых культур. Токсичное действие ТМ на растение можно проследить по наиболее наглядному признаку - росту [24].

Выявлено, что доза пыли в почве 0,001% была стимулирующей для проростков исследуемых культур. Показатели роста проростков превысили контрольные значения на 6,7 -2,2%. По окончании опыта длина проростков обеих культур превысила контрольные в 1,02 раза.

— контроль -0,001 -0,01 -0,05 -0,1 -0,5 1

а)

16

14

• контрол ь 0,001 0,01 0,05

б)

Рис. 1. Зависимость роста проростков (а) P. crispum Mill.; б) M. coerulea Less.) от процентного содержания пыли в темно-каштановой почве

Угнетающее действие пыли проявилось при повышении ее дозы (0,01% - 0,1%) в почве. Длина проростков исследуемых культур при указанных дозах в 2,06 раза ниже контроля.

Увеличение дозы пыли до 0,5% к воздушно-сухой массе почвы привело к задержке всходов на 3-е суток, угнетению роста и гибели всех всходов на 15 сутки экспозиции. В данном варианте опыта длина проростков P. crispum Mill, составила всего 2,6 см, что в 5,3 раза ниже контроля (рисунок 1 -а), а M. coerulea Less. - 1,8 см, в 7,5 раза ниже контроля (рисунок 1 - б).

При анализе прироста биомассы проростков, выращенных на темно-каштановой почве, установлено, что внесение 0,001% промышленной пыли в почву вызывало стимулирование прироста надземной биомассы на 5,3% для проростков P. crispum Mill по сравнению с контролем. Для проростков M. coerulea Less. стимулирования прироста при данной дозе не обнаружено, продуктивность их равна контрольному варианту (таблица 3,4).

Таблица 3

Влияние различных доз пыли на биомассу надземной части проростков, г/сосуд

Дозы пыли,%) M. coerulea Less. P. crispum Mill.

контроль 0,54±0,003 0,57±0,004

0,001 0,54±0,003 0,6±0,02

0,01 0,5±0,008 0,56±0,004

0,05 0,4±0,02 0,42±0,003

0,1 0,07±0,003 0,09±0,002

0,5 0,004±0,0002 0,005±0,0003

1,0 0 0

Таблица 4

Влияние различных доз пыли на биомассу корней проростков, г/сосуд

Дозы пыли,%) M. coerulea Less. P. crispum Mill.

контроль 0,09±0,002 0,08±0,001

0,001 0,06±0,003 0,08±0,002

0,01 0,05±0,004 0,07±0,004

0,05 0,03±0,004 0,05±0,003

0,1 0,005±0,0001 0,01±0,0005

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,5 0,001±0,00009 0,007±0,00008

1,0 0 0

По данным таблиц 3,4 рассчитан ФЭ доз пыли от 0,01% до 0,5% к воздушно-сухой массе почвы. В представленных вариантах опыта выявлено снижение продуктивности надземной биомассы P. crispum Mill. и M. coerulea Less. на 1,7 - 99% от контроля. При этом в одинаковых условиях загрязнения почвы биомасса надземной части P. crispum Mill. превышала в 1,1 - 1,3 раза биомассу M. coerulea Less.

ФЭ выявлен и в изменении прироста биомассы корней. Так, в пределах вариантов опыта 0,001 - 0,5% пыли в почве биомасса корней P. crispum Mill. уменьшилась на 12,5 - 91%, M. coerulea Less. - на 33 - 99% от контрольных значений.

Результаты исследований показали, что реакция проростков на загрязнение почв подчиняется правилу «доза - эффект».

Исходя из данных таблицы 5 выявлено, что при повышении вносимой дозы пыли от 0,001 до 0,5% к воздушно-сухой массе почвы, увеличилось содержание ТМ в проростках.

Так, в среднем концентрация ТМ повысилась: в надземной части проростков культур в 1,2 - 4,2 раза; а в корнях: P. crispum Mill. - в 1,4 - 7,4 раза, M. coerulea Less.- в 1,2 - б,5 раза по сравнению с контролем.

Содержание ТМ в корнях и

При этом обнаружена различная аккумуляция ТМ проростками M. coerulea Less. и P. crispum Mill. Выявлено, что в надземной части проростков M. coerulea Less. в среднем накапливается ТМ в 2,2 раза, а в корнях - в 1,7 раза больше, чем в P. crispum Mill.

Таблица 5

части тест - растений, мг\кг

Доза пыли, % Cu Zn Pb Cd

P. crispum Mill.

Контроль 38 4,2 29,б 32,1 22 2,9 7 5 00

0,001 47 34,5 29 0,21

5,б 41,2 3,б 0,37

0,01 55 39,4 3.5 0,31

8,7 54,2 5,8 0,б2

0,05 U 52,3 4И 0,58

1б,7 7б,2 8,5 0,98

0,1 10,8 б7,2 б3 0,б7

28,7 115,8 1б,7 1,70

0,5 15,б 78,3 8.9 0,98

42,3 1б8,4 31,4 2,74

M. coerulea Less

Контроль и 9,7 51,4 58,3 7,4 0,41 0,54

0,001 88 58,3 вц 0,52

12,б б8,4 8,9 0,87

0,01 12,3 б8,2 9.8 0,87

17,8 79,7 14,4 1,21

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,05 15,2 81,0 13,4 1,02

29,8 98,б 22,7 1,87

0,1 22,2 97,б 18,4 1,92

48,8 124,б 38,б 2,24

0,5 31,б 104,7 27,8 2,41

б9,4 178,4 54,2 3,б0

Примечание: над чертой - надземная часть, под чертой - корни.

Переход ТМ из почвы в растения оценивали через Кн, величина которого свидетельствует о барьерных возможностях системы почва - растение, так как с одной стороны они характеризуют изменение подвижности металлов в почве, а с другой - отклик на это растения.

Величины Кн в опыте зависели от уровня загрязнения почв и выращиваемой культуры. Кн всех исследуемых ТМ проростками M. coerulea Less. в среднем больше в 1,87 раза, чем P. crispum Mill.

В контрольном варианте и во всех вариантах опытов с внесением различных доз пыли по способности накапливаться в надземной части и корнях проростков исследуемые металлы образуют следующий геохимический ряд по убывающей: для проростков P. crispum Mill. - Cd> Zn> Pb >Cu; для проростков M. coerulea Less - Cd> Pb > Zn >Cu (таблица 6).

Таблица б

Коэффициент накопления ТМ в надземной части про ростков

ТМ Дозы пыли, % P. crispum Mill. M. coerulea Less

контроль 0,5б 1,44

0,001 0,б2 1,29

Pb 0,01 0,52 1,5б

0,05 0,4б 1,08

0,1 0,51 0,97

0,5 0,58 1,17

контроль 0,б8 1,18

0,001 0,б9 1,07

Zn 0,01 0,б8 1,08

0,05 0,7б 1,03

0,1 0,81 0,99

0,5 0,79 0,б8

контроль 0,2б 0,49

Cu 0,001 0,28 0,53

0,01 0,22 0,43

0,05 0,2б 0,3б

0,1 0,30 0,35

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,5 0,3б 0,37

Cd контроль 1 2,41

0,001 0,91 2,3б

0,01 1,07 2,81

0,05 1,21 2,27

0,1 1,17 3,37

0,5 1,32 3,77

Выявленная закономерность соответствует результатам исследований других авторов по миграционной способности элементов, согласно которым Cd - сильный миграционный элемент. Являясь химическим аналогом и антагонистом Zn, Cd замещает его во многих биохимических процессах и нарушает работу ферментов [25], что вызывает угнетение и даже гибель растения. По фитотоксичности и способности накапливаться в растениях в ряду ТМ он занимает первое место [26].

По итогам расчетов КБП, установлено, что для проростков P. crispum Mill. во всех вариантах опыта характерен слабый захват и накопление Cu, средний захват и слабое накопление Pb, Zn и Cd.

В опытах с M. coerulea Less. к ряду элементов слабого накопления и среднего захвата относятся Cu, Pb и Zn. При дозах пыли 0,001% - 0,05% в почве Cd характеризовался слабым накоплением и средним захватом, при повышении дозы до

0,1% - 0,5% - сильным накоплением и захватом (таблица 7).

Таблица 7

Коэффициент биологического поглощения ТМ проростками исследуемых растений

Дозы пыли, % Cu Zn Pb Cd

P. crispum Mill.

Контроль 0,09 0,29 0,12 0,20

0,10 0,32 0,1б 0,29

0,001 0,10 0,32 0,13 0,18

0,12 0,39 0,18 0,32

0,01 0,10 0,31 0,09 0,19

0,1б 0,43 0,18 0,39

0,1 0,11 0,35 0,10 0,32

0,25 0,51 0,18 0,53

0,5 0,12 0,40 0,11 0,32

0,32 0,б9 0,29 0,81

1,0 0,13 0,39 0,11 0,34

0,3б 0,85 0,40 0,9б

M. coerulea Less

Контроль 0,1б 0,52 0,30 0,бб

0,22 0,59 0,39 0,87

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,001 0,15 0,43 0,32 0,б7

0,21 0,51 0,42 1,11

0,01 0,17 0,41 0,32 0,90

0,25 0,48 0,44 1,25

0,05 0,1б 0,41 0,33 0,90

0,31 0,50 0,5б 1,б1

0,1 0,18 0,4б 0,37 1,5б

0,40 0,57 0,79 1,82

0,5 0,21 0,50 0,41 1,57

0,47 0,72 0,80 2,35

Примечание: над чертой - надземная часть, под чертой - корни.

Согласно данным многих исследователей [24; 25; 27] корни растений обладают защитными свойствами от проникновения ТМ в организм растений и удерживают большее их количество. Выращенные на темно-каштановой почве проростки исследуемых культур также накапливали ТМ в корнях в 1,5 - 2,7 раза больше, чем в надземной части.

Рассматриваемые культуры по накоплению всех ТМ как в надземной части, так и в корнях, располагаются в следующем убывающем порядке:

M. coerulea Less.>P. crispum Mill.

Различия в корневом поглощении обусловлены различными физиологическими функциями элементов и разной потребностью растений в них. Так, M. coerulea Less относится к семейству бобовых, для которых характерно образование на корнях клубеньковых бактерий, повышающих поглощение почвенного азота. В условиях преимущественного поглоще-

ния аммония клубеньковыми бактериями изменяется ионный состав и кислотность почвы, что в свою очередь увеличивает биодоступность соединений ТМ. Также, согласно стратегии I по Marschner [28], двудольные растения (M. coerulea Less.) через механизмы высвобождения корнем органических экссудатов увеличивают растворимость соединений ТМ в почве и, соответственно, их поглощение.

Выводы.

1. Пыль УКМК ТОО «Казцинк» содержит высокие концентрации ТМ, превышающие кларки в литосфере и почве в десятки тысяч, а ПДК - в десятки и сотни раз.

2. При внесении в темно-каштановую среднесуглинистую почву техногенной пыли валовая концентрация и содержание кислоторастворимой формы ТМ возрастали пропорционально количеству внесенной пыли в почву.

3. ТМ неравномерно распределялись по органам растений P. crispum Mill. и M.coerulea Less. Выявлен акропетальный тип поступления ТМ: исследуемые виды относятся к растениям -экскудантам, так как основное накопление наблюдается в корнях.

4. Наибольшую аккумулирующую способность ТМ из почв, загрязненных пылью, проявляет Medicago coerulea Less. сорта «Семиреченская», что обусловлено физиологическими особенностями данного вида.

Библиографический список

1. Панин, М.С. Химическая экология: учебник для вузов / под ред. С.Е. Кудайбергенова. - Семипалатинск, 2002.

2. О состоянии атмосферного воздуха в ВКО: Отчет ВКО Департамента статистики, 2009.

3. Панин, М.С. Химические элементы в пылевых выбросах Усть-Каменогорского металлургического предприятия ОАО «Казцинк» Республики Казахстан // Материалы Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде». - Семей, 2010.

4. Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций взвешенных частиц (пыли) в выбросах промышленных предприятий. - М.: Ростехнадзор, 1999. - ПНД Ф 12.1.2-99.

5. Почвы. Отбор проб. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - ГОСТ 28168-89.

6. Почвы. Отбор, хранение и транспортировка проб. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - ГОСТ 4979-49.

7. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований при контроле загрязнения окружающей среды металлами. - М.: Метеоиздат,1982.

8. Агрохимические методы исследований почв. - М.: Наука, 1975.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Ильин, В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. - 1995. - №10.

10. Ладонин, Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах - проблемы и методы изучения // Почвоведение. - 2002. - № 6. .

11. Тяжелые металлы в системе почва - удобрение/ под общей ред. М.М. Овчаренко. М.: ЦИНАО, 1997.

12. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / под ред. Н.Г. Зырина и Л.К. Садовниковой - М.: МГУ, 1985.

13. Касимов, Н.С. Подвижные формы тяжёлых металлов в почвах лесостепи среднего Поволжья (опыт многофакторного регрессионного анализа) / Н.С. Касимов, Н.Е. Кошелева, О.А. Самонова // Почвоведение. - 1995. - № 6.

14. Протасова, Н.А. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья / Н.А. Протасова, А.П. Щербаков, М.Т. Копаева. -Воронеж: ВГУ, 1992.

15. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. - РД 52.18.191-89.

16. Перельман, А.И Геохимия ландшафта. - М.: Высшая школа, 1975.

17. Журбицкий, З.И. Теория и практика вегетационного метода. - М.: Наука, 1968.

18. Орлов, Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская - М.: ВШ,

2002.

19. Плохинский, Н.А. Биометрия. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1970.

20. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957.

21. Виноградов, А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. - 1962. - № 7.

22. Совместный приказ Министерства здравоохранения Республики Казахстан (от 30.01 2004 г.) и Министерства охраны окружающей среды Республики Казахстан (от 27.01 2004 г.).

23. Панин, М.С. Эколого-биогеохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана. - Алматы: Изд-во «Эверо», 2000.

24. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат,1987.

25. Башмаков, Д.И. Эколого-физиологические аспекты аккумуляции и распределения тяжелых металлов у высших растений / Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин; под общ. ред. проф. А.С. Лукаткина. - Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2009.

26. Кеннет, Г. Нарушения метаболизма микроэлементов // Внутренние болезни / Г. Кеннет, И. Фальчук. - М.: Медицина. - 1993. - Кн. 2.

27. Серегин, И.В. Физиологические аспекты токсического действия Cd и Pb на высшие растения / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиология растений. - 2001. - Т. 48. - № 4.

28. Marschner, H. Different strategies in higher plants in mobilization and uptake of ions / Н. Marschner, V. Roemheld, M. Kissel // J. Plant Nutr. -1986. - № 9.

Bibliography

1. Panin, M.S. Chemical ecology: Textbook for Right schools / edited Kudaibergenova S.E. - Semipalatinsk, 2002.

2. The status of air quality in East Kazakhstan: Report of the EKR Department of statistics, 2009.

3. Panin, M.S. Chemical elements in dust emissions of Ust-Kamenogorsk metallurgical enterprise public corporation “Kazzinc” of the Republic of Kazakhstan// Heavy metals and radionuclide in the environment. Proceedings of the international scientific conference. - Semey, 2010.

4. Guidelines of sampling in determining the concentrations of suspended particles in the emissions of industrial enterprises. - M: Rostehnadzor, 1999. - PND F 12.12-99.

5. Soil. Sampling. - M: Publishing standards, 1989. - State Standard 28168-89.

6Soil: sampling, storage and transportation of samples.- M: Publishing Standards, 1985. - State Standard 4979-49.

7. Guidelines for field works and laboratory stady under control of environmental contamination of the metals. - M.: Meteoizdat, 1982.

8. Agrochemical methods study of soil. - M: Nauka, 1975.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Ilyin, V.B. Estimate buffering soils in relation to heavy metals// Agrohimiya. - 1995 - №10.

10. Ladonin, P.V. Heavy metals in soils - problems and methods of study // Pochvovedenie. - 2002. - № 6.

11. Heavy metals in the system of soil - fertilizer/ edited M.M. Ovcharenko. - M.: CINAO, 1997.

12. Chemistry of heavy metals arsenic and molybdenum in soils / edited N.G. Zirina, L.K. Sadovnikova. - M.: MGU, 1985.

13. Kasimov, N.S. Mobile forms of heavy metals in soils of the middle Volga Steppe (experience multi variate regression analysis) / N.S. Kasimov, N.E. Kosheleva, O.A. Samonova // Pochvovedenie. - 1995. - №6.

14. Protasova, N.A. Rare and trace elements in soils Central Chernozem / N.A. Protasova, A.P. Scherbakov, M.T. Kopaeva. - Voronezh: VGU, 1992.

15. Technique for measuring the mass fraction sour - dissolved forms of metals in soil samples of absorption analysis. - RD 55.18.191-89.

16. Perelman, A.I. Landscape Geochemistry. - M.: Vishaya shcola, 1975.

17. Zhyrbitsky, Z.I. Theory and practice of growing method. - M.: Nauka, 1968.

18. Orlov, P.S. Ecology and protection of the biosphon for chemical contamination / P.S. Orlov, L.K. Sadovnikova, I.N. Lozanovskaya. - M., 2002.

19. Plohinsky, N.A. Biometrics. - M: Publishing MGU, 1970.

20. Vinogradov, A.P. Geochemistry of rare and scattered chemical elements in soils. - M.: Publishing AN USSR, 1957.

21. Vinogradov, A.P. The average content of chemical elements in the principal types of igneous rocks of the crust // Geochemistry. - 1962. - № 7.

22. Joint Order of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan (30.01.2004) and the Ministry of Environment of the Republic of Kazakhstan (27.01.2004).

23. Panin, M.S. Ecological - Biochemical estimate of technogenic landscapes in East Kazakhstan. - Almaty: Publishing “Evero”, 2000.

24. Alekseev, Y.V. Heavy metals in soils and plants. - L.: Agropromizdat, 1987.

25. Ecological and physiological aspects of the accumulation and distribution of heavy metals in higher plants / D.I. Bashmakov, A.S. Lukatkin: edited A.S. Lukatkin - Saransk: Publishing Mordov University, 2009.

26. Kennet, G. Violalion of the metabolism of trace elements / G. Kennet, I. Falchuk // Internal diseases. - M., 1993. - Book 2.

27. Seregin, I.V. Physiological aspects of the toxic effects of Cd and Pb to higher plants / I.V. Seregin, V.B. Ivanov. - 2001. - Vol. 48, № 4.

28. Marschner, H., Roemheld V., Kissel M. Different strategies in higher plants in mobilization and uptake of ions / Н. Marschner, V. Roemheld, М. Kissel // J. Plant Nutr. - 1986. - № 9.

Статья поступила в редакцию 15.03.11

УДК 911.52

Purdik L.N. CARTOGRAPHICAL INVENTO Rl AND ANALISIS OF LANDSCAPES IN THE R.CHULIM BASIN.

Based on mid-scale landscape mapping, natural -landscape arrangement of one of the largest basins of West Siberia, i.e. R.Chulym, was made at the province and locality level.

Key words: river basin, localities, landscape structure, physical-geographical zoning, ecological state.

Л.Н. Пурдик, канд. геогр. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, Е-таН: pln@iwep.asu.ru

КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ ЛАНДШАФТОВ БАССЕЙНА Р. ЧУЛЫМ

На основе среднемасштабного ландшафтного картографирования рассматривается природно-ландшафтное устройство одного из крупных бассейнов рек Западной Сибири - р. Чулыма на уровне провинций и местностей.

Ключевые слова: Бассейн реки, местности, ландшафтная структура, физико-географическое районирование, экологическое состояние.

Аспекты водно-ресурсной тематики, доминирующей в плановых исследованиях ИВЭП СО РАН, основываются на бассейновой концепции в сочетании с ландшафтным подходом - изучением и картографированием ландшафтов и ландшафтной структуры территории каждого модельного речного бассейна. Ландшафтный подход, реализуемый через комплексные исследования природы территории и картографирование пространственной мозаики закономерно размещенных ландшафтных комплексов, формирует информационную базу о природных свойствах, режимах, экологическом потенциале, состоянии и т.п. того или иного изучаемого бассейна. Кроме того, комплексное изучение ландшафтов и составление ландшафтной карты на какую-либо территорию способствует научному обоснованию актуального в современное время территориального планирования рационального природопользования любой территории.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Бассейн Чулыма - довольно крупный регион на юго-востоке Западной Сибири (площадь - 134 тыс. км2, длина реки

- 1799 км), он выступает одним из модельных объектов тематических исследований ИВЭП СО РАН в аспекте формирования качественно-количественных параметров стока, формирующего водные ресурсы Оби. Изучение его стокоформирующих факторов и функций как и других таковых модельных объектов является плановой тематикой ряда специали-стов-отраслевиков Института в творческом взаимодействии с ландшафтоведами.

Изучение и картографирование ландшафтов бассейна выполнено с использованием материалов полевых исследований, выполненных автором в составе комплексных отрядов в разных частях этой территории в прежние годы, и публикаций, приведенных в библиографическом списке [1-16], а также картографических материалов (топокарты масштабов 1:200 000, 1: 500 000, 1: 1 000 000).

Бассейн Чулыма как крупное территориальное образование располагается в четырех административных территориях РФ: верховья (юг бассейна) - в Хакасии, восточная часть - в Красноярском крае, юго-западная - в Кемеровской и северозападная - в Томской областях. В плановой проекции он

представляет собой подобие треугольника, вершиной обращенный на юг. Длина его по длинной оси с северо-запада на юго-восток равна 570 км, а ширина в средней части - 430 км.

Особенностью географического положения бассейна является расположение его частей в нескольких значительно различающихся эколого-географических условиях: верховья бассейна - это горно-котловинная территория, а средняя и нижняя части - равнинная. Юго-западная периферийная часть бассейна охватывает северо-восточный макросклон хребта Кузнецкий Алатау, а юго-восточная - предгорные массивы Восточного Саяна, откуда и несут свои чистые воды горные притоки Чулыма. Остальная северная половина бассейна представляет собой фрагмент равнинной страны Западной Сибири, расчлененный разветвленной сетью многочисленных притоков Чулыма.

В связи со значительной протяженностю бассейна в меридиональном направлении, в его ландшафтах прослеживается широтная зональность. Так, в южной части бассейна, по равнинным днищам межгорных котловин распространены степные ландшафты, в средней равнинной части госпоствуют подтаежные и южно-таежные ландшафты, сменяемые далее, к северу среднетаежными.

Сложность орографии, зональных и высотно-ярусных особенностей обусловила и значительное разнообразие ландшафтов данной территории: картографированием выделено 92 типологических номинаций местностей (в связи с ограниченным листажём карту и полную легенду не приводим, только фрагменты - рис. 1), которые физико-географическим районированием обобщаются в пять провинций (рис. 2). Критерием выделения провинций служит комплекс геоморфологических и биоклиматических показателей: морфоструктуры рельефа третьего порядка; облик рельефа (характер равнинно-сти, всхолмленности, расчлененности, диапазоны высот); характер дренированности, увлажненности, засушливости; господствующие типы растительных сообществ. Выделенные провинции в общих чертах согласуются со схемой физикогеографического районирования СССР, выполненного географами МГУ [14].