CC BY
15
УДК 502.175
DOI: 10.24412/1728-323X-2020-5-78-81
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕЛЕНА И ЭЛЕМЕНТОВ-АНТАГОНИСТОВ В ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТАХ БИРСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Г. Г. Козлова, кандидат химических наук, Бирский филиал Башкирского государственного университета, gg.birsk@gmail.com, Бирск, Россия,
С. А. Онина, кандидат химических наук, Бирский филиал Башкирского государственного университета, onina_svetlana@mail.ru, Бирск, Россия,
А. Л. Саптиярова, студент-магистр, Бирский филиал Башкирского государственного университета, aricha_sapti@mail.ru, Уфа, Россия
В статье представлено исследование природных объектов: почвы и растительного сырья Бирского района Республики Башкортостан. Приведены результаты валового содержания селена и элементов-антагонистов (Cu, As, Zn, Cd, Pb) в почве и в растительном сырье (Matricariarecutita L., Betulapendula Roth L., Fragariavesca L.). Отмечено, что содержание селена в исследуемых природных объектах не превышает значений предельно-допустимых концентраций и значительно не изменяется в пределах района. Показано, что по содержанию селена в почве район можно отнести к селенодефицитным.
На исследуемой территории, где преобладают почвы с кислой и нейтральной степенью кислотности, селен является слабоподвижным, что подтверждает низкое значение КБП. Исследуемые виды растений по отношению к селену не являются накопителями.
В кислых почвах подвижным является кадмий (среднее значение КБП = 5,12). Он может оказывать влияние на усвоение селена.
The article presents a study of natural objects: soil and plant raw materials of the Birsk Region of the Republic of Bashkortostan. The results ofthe gross content of selenium and antagonist elements (Cu, As, Zn, Cd, Pb) in the soil and in plant materials (Matricaria recutita L., Betulapendula Roth L., Fragaria vesca L.) are presented. It is noted that the selenium content in the studied natural objects does not exceed the values of the maximum permissible concentrations and does not change significantly within the region. It is shown that the region can be classified as selenium-deficient in terms of the selenium content in the soil.
In the study area, where soils with acidic and neutral acidity prevail, selenium is weakly mobile, which confirms the low CBD value. The studied plant species are not accumulators in relation to selenium.
In acidic soils, cadmium is mobile (average KBP = = 5,12). It can influence the absorption of selenium.
Ключевые слова: селен, тяжелые металлы, почва, растительное сырье, Бирский район, антагонисты, предельно-допустимая концентрация, коэффициент биологического поглощения.
Keywords: selenium, heavy metals, soil, vegetable raw materials, the Birsk Region, antagonists, maximum permissible concentration, biological absorption coefficient.
Введение. Высокая биологическая роль селена и его эссен-циальность для человеческого организма являются важными при оценке селенового статуса территорий. В большей части регионов России у более пятидесяти процентов населения разных возрастов проявляется уменьшение обеспеченности селеном, эта проблема дефицита селена в организме человека с каждым годом приобретает все большую актуальность.
Человек получает селен по цепи: почва, растения, затем животные, а растения и животные служат источником селена для организма человека. Эта схема определяет уровень зависимости обеспеченности селеном человека и животных от геоэкологической характеристики почвы [1].
Селен существует в двух формах: неорганической и органической. В почвах элемент, прежде всего, находится в неорганической форме, но может образовывать с органическими веществами комплексные соединения.
Подвижность и биологическая доступность неорганического селена зависят от рН и окислительно-восстановительного потенциала почвы.
Накопление селена растениями зависит от таких факторов, как форма существования элемента в почве, рН, ионный состав почвы, содержание глинистых частиц, вид растений, климатические факторы.
Тяжелые м еталлы — медь, мышьяк, свинец, цинк, кадмий, содержащиеся в почве и растениях, являются антагонистами селена. При дефиците селена антагонисты накапливаются в организме. Максимальное воздействие на усвоение селена оказывают высокие концентрации свинца, меди и мышьяка [2].
Цель данного исследования — определение валового содержания селена и его антагонистов в почве и растительном сырье Бирского района Республики Башкортостан.
Материалы и методы исследования
Бирский район находится на северо-западе Республики Башкортостан. Правобережье р. Белой в границах Бирского района — составная часть Бирской лесостепи, которая характеризуется значительной облесенностью территории и распространением серых лесных почв. На левобережье остеп-ненность гораздо выше, а почвенный покров состоит из выщелоченных черноземов [3].
Рис. 1. Карта Бирского района Республики Башкортостан https://yandex.ru/maps/geo/birskiy_rayon/
Выщелоченные черноземы встречаются отдельными массивами, в основном под лесом, в восточной и ц ентральной ч астях территории района. Характеризуются темно-серой окраской гумусового горизонта [4].
Серые лесные почвы Бирского района имеют кислую реакцию среды, черноземы выщелоченные характеризуются близкой к нейтральной степенью кислотности (рН = 5,5—5,6) [5].
Для исследования природных объектов район был разделен на 10 участков.
Материалами исследования явились пробы почвы и растительное сырье: соцветия ромашки лекарственной — Matricäriarecutita L. (Astera-ceae), листья березы бородавчатой — Betulapen-dula Roth L. (Betulaceae), листья земляники лесной — Ragariavesca L. (Rosaceae) [6].
Отбор и подготовка проб почвы осуществлены в соответствии с ГОСТ 28168—89 «Почвы. Отбор проб» [7], проб растительного сырья — по ГОСТ 24027.0—80 «Сырье лекарственное растительное. Правила приемки и методы отбора проб» [8].
Анализ проводился на атомно-абсорбцион-ном спектрометре КВАНТ-Z. ЭТА с электротермической атомизацией пробы в графитовой печи. В пробах почвы и растительного сырья определяли валовое содержание селена, меди, мышьяка, цинка, кадмия, свинца.
Результаты и их обсуждение. В таблице 1 представлено валовое содержание селена и его антагонистов в почве Бирского района Республики Башкортостан.
Содержание исследуемых элементов в почве довольно постоянно на всех изученных участках и меняется в небольших пределах (табл. 1).
В почвах северо-западных и западных участков отмечено незначительное увеличение селена, меди, мышьяка и свинца. Содержание цинка увеличено в центральной части района. Содержание кадмия достаточно стабильно во всех пробах, взятых в Бирском районе. Содержание элементов-антагонистов не превышает ПДК [9].
Таблица 1 Валовое содержание селена и элементов-антагонистов в почве, мкг/кг
Элемент
TT
Se Cu As Zn Cd Pb
1 20,16 108,2 9,9 0,8 0,12 9,10
2 20,08 110,35 9,1 0,6 0,13 8,99
3 20,00 107,2 8,6 0,7 0,11 10,4
4 19,68 108,65 7,99 0,9 0,11 8,67
5 19,02 108,2 7,6 0,8 0,13 8,10
6 19,88 108,2 10,2 0,6 0,12 11,82
7 19,92 109,6 10,01 0,7 0,12 10,9
8 19,76 109,1 9,8 0,7 0,12 10,6
9 19,65 110,1 9,4 0,8 0,11 9,2
10 20,17 108,0 8,2 0,8 0,12 8,6
Среднее 19,8 108,8 9,1 0,7 0,12 9,6
значение
ПДК * 3000 2000 23000 2000 32000
* — Селен не является химически загрязняющим веществом (СанПиН 2.1.7.1287—03).
По содержанию селена в почве район можно отнести к селенодефицитным [10].
В таблице 2 представлено валовое содержание селена и элементов-антагонистов в растительном сырье.
Из таблицы видно, что содержание исследуемых элементов у всех растений практически одинаково.
Был рассчитан коэффициент биологического поглощения селена и его антагонистов исследуемыми растениями (табл. 3).
Основным фактором, определяющим аккумуляцию микроэлемента в растениях, является уровень и химическая форма этого элемента в почвах. Селен, являясь подвижным в слабокислых, нейтральных и щелочных условиях, становится практически неподвижным в кислых почвах. В связи с этим на исследуемой территории, где преобладают почвы с кислой и нейтральной степенью кислотности, селен должен быть слабоподвижным или неподвижным и в форме истин-
Таблица 2 Валовое содержание селена и элементов-антагонистов в растительном сырье, мкг/кг
Растения Элемент
Se As Zn Cd Pb
Земляника лесная 2,49 63,4 3,45 0,81 0,6 12,2
Береза бородавчатая Ромашка лекарственная 2,95 3,1 59,6 64,1 3,18 3,27 0,69 0,86 0,63 0,61 12,34 11,6
Таблица 3 Коэффициент биологического поглощения (КБП) селена и элементов-антагонистов
Растения Элемент
Se As Zn Cd Pb
Земляника лесная 0,12 0,58 0,38 1,09 5,0 1,26
Береза бородавчатая Ромашка лекарственная 0,15 0,16 0,55 0,59 0,35 0,36 0,93 1,16 5,25 5,1 1,28 1,2
Среднее значение 0,14 0,57 0,36 1,06 5,12 1,25
120 Й 100 I 80
60
п 8 О м
° СЗ
Ч % 40
о а ™ а о
20 0
Почва ■ Растительное сырье
1
1 1
_ 1 1
___ 1 —
Бе
Си
Ая
гп
са
РЬ
Рис. 2. Среднее содержание селена и элементов-антагонистов
ных растворов плохо перераспределяться по почвенному профилю и в других компонентах биогеоценоза, что подтверждают низкие значения КБП для селена (среднее значение КБП = 0,14). Кроме того, исследуемые виды растений не являются по отношению к селену накопителями.
В кислых окислительных условиях ряд микроэлементов образует легкоподвижные формы, в частности, в эту группу входит кадмий (элемент образует относительно подвижные формы и в кислых восстановительных условиях). Очевидно поэтому КБП кадмия столь велик (среднее значение КБП = 5,12). Наибольшее влияние на усвоение селена должен оказывать именно кадмий.
В кислых почвах медь является подвижной, однако незначительно накапливается исследуемыми растениями (рис. 2).
Вероятно, у исследуемых видов растений присутствует корневой барьер, препятствующий попаданию и накоплению меди. Несмотря на высокое содержание меди в почве, значительного влияния на усвоение селена медь оказывать не будет.
Заключение. Определено валовое содержание селена и его антагонистов в почве и растительном сырье Бирского района Республики Башкортостан.
Показано, что содержание селена и элементов-антагонистов в почве не превышает значений ПДК [10] и существенно не изменяется в пределах района. Бирский район можно отнести к се-ленодефицитным районам.
На исследуемой территории, где преобладают почвы с кислой и нейтральной степенью кислотности, селен является слабоподвижным, что подтверждает низкое значение КБП (среднее значение КБП = 0,14). Исследуемые виды растений по отношению к селену не являются накопителями.
В кислых почвах подвижным является кадмий (среднее значение КБП = 5,12). Он может оказывать влияние на усвоение селена.
Библиографический список
1. Ермаков В. В., Ковальский В. В. Биологическое значение селена. — М.: Наука, 1974. — 300 с.
2. Тутельян В. А., Княжев В. А., Хотимченко С. А., Голубкина Н. А., Кушлинский Н. Е., Соколов Я. А. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. — М.: Издательство РАМН, 2002. — 224 с.
3. Колесников С. И. Почвоведение с основами геологии: учебное пособие. — М.: РИОР, 2005. — 149 с.
4. Хисматов М. Ф. География Башкортостана: учебник для 9-го класса. — Уфа: Китап, 2000. — 198 с.
5. Хазаев Ф. Х., Мукатанов А. Х., Кабиров И. К. Почвы Башкортостана. — Уфа: Галем, 1995. — 384 с.
6. Кучеров Е. В. Лазарева Д. Н., Десяткин В. К. Лекарственные растения Башкирии: их использование и охрана. — Уфа: Башкирское книжное издательство, 1989. — 272 с.
7. ГОСТ 28168—89. Государственный стандарт Российской Федерации «Почвы. Отбор проб». — М.: Стандартинформ, 2008. — 7 с.
8. ГОСТ 24027.0—80. Государственный стандарт Российской Федерации «Сырье лекарственное растительное. Правило приемки и методы отбора проб». — М.: Изд-во стандартов, 1999. — 5 с.
9. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7. 2041—06. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзор, 2006. — 3 с.
10. Миркин Б. М., Наумова Л. Г. Экология Башкортостана. — Уфа: Китап, 1995. — 304 с.
DETERMINATION OF THE CONTENT OF SELENIUM AND ANTAGONIST ELEMENTS IN NATURAL OBJECTS OF THE BIRSK REGION OF THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
G. G. Kozlova, Ph. D. (Chemistry), Birsk branch Bashkir State University,gg.birsk@gmail.com, Birsk, Russia, S. A. Onina, Ph. D. (Chemistry), Birsk branch Bashkir State University, onina_svetlana@mail.ru, Birsk, Russia, A. L. Saptiyarova, Master student, Birsk Branch of Bashkir State University, aricha_sapti@mail.ru, Ufa, Russia
References
1. Yermakov V. V., Koval'skiy V. V. Biologicheskoye znacheniye selena.[The biological significance of selenium]. Moscow, Nau-ka, 1974. P. 300 [in Russian].
2. Tutel'yan V. A., Knyazhev V. A., Khotimchenko S. A., Golubkina N. A., Kushlinskiy N. Ye., Sokolov YA. A. Selen v or-ganizme cheloveka: metabolizm, antioksidantnyye svoystva, rol' v kantserogeneze. [Selenium in the human body: metabolism, antioxidant properties, role in carcinogenesis]. Moscow, Publishing house of the Russian Academy of Medical Sciences, 2002. P. 224 [in Russian].
3. Kolesnikov S. I. Pochvovedeniye s osnovami geologii: uchebnoye posobiye. [Soil science with the basics of geology]. Moscow, RIOR, 2005. P. 149 [in Russian].
4. Khismatov M. F. Geografiya Bashkortostana: uchebnikdlya 9 klassa [Geography of Bashkortostan: a textbook for grade 9 / M. F. Khismatov, V. B. Sukhov]. Ufa, Kitap, 2000. P. 198 [in Russian].
5. Khazayev F. KH., Mukatanov A. KH., Kabirov I. K. Pochvy Bashkortostana. [Soils of Bashkortostan]. Ufa, Galem, 1995. P. 384 [in Russian].
6. Kucherov Ye. V., Lazareva D. N., Desyatkin V. K. Lekarstvennyye rasteniya Bashkirii: ikhispol'zovaniye i okhrana. [Medicinal plants of Bashkiria: their use and protection]. Ufa: Bashkir Book Publishing House, 1989. P. 272 [in Russian].
7. GOST 28168—89. Gosudarstvennyy standart Rossiyskoy Federatsii "Pochvy. Otborprob" [State standard of the Russian Federation "Soils. Sample selection"]. — Moscow, Standartinform, 2008. P. 7.
8. GOST 24027.0—80. Gosudarstvennyy standart Rossiyskoy Federatsii "Syr'ye lekarstvennoye rastitel'noye. Pravilo priyemkii metody otbora prob " [State standard of the Russian Federation "Medicinal plant raw materials. Acceptance rule and sampling methods"]. Moscow, Publishing house of standards, 1999. P. 5 [in Russian].
9. Predel'no dopustimyye kontsentratsii (PDK) khimicheskikhveshchestv v pochve [Maximum permissible concentration (MPC) of chemicals in the soil. Hygienic standards GN 2.1.7. 2041—06]. Moscow: Federal Center for Hygiene and Epidemiology Rospotrebnadzor, 2006. P. 3 [in Russian].
10. Mirkin B. M., Naumova L. G. Ekologiya Bashkortostana. [Ecology of Bashkortostan]. Ufa, Kitap, 1995. P. 304 [in Russian].
