Научная статья на тему 'Определение содержания селена и тяжелых металлов в растительном сырье и прикорневой почве'

Определение содержания селена и тяжелых металлов в растительном сырье и прикорневой почве Текст научной статьи по специальности «Сельское и лесное хозяйство»

CC BY
49
12
Поделиться
Ключевые слова
аналитические показатели / микроэлементы / пробы почвы / растительное сырье / селен / марганец / кобальт / медь / никель / свинец / тяжелые металлы.

Аннотация научной статьи по сельскому и лесному хозяйству, автор научной работы — Г. Г. Козлова, С. А. Онина, Н. Н. Минина, А. С. Михайлова

В статье рассматриваются результаты исследований аналитических показателей проб почвы и растительного сырья Бирского района Республики Башкортостан. В работе определено содержание валовой и подвижной форм селена и тяжелых металлов (Cu, Mn, Pb, Ni, Co) в почве и в растениях семейства Бобовые (Fabaceae): Астрагал шерстистоцветковый (Astragalus dasyanthus Pall.), Донник лекарственный (Melilotus officinalis L.), Донник белый (Melilotus albus Medik.). Показано, что содержание селена в растительном сырье значительно выше, чем в почве, причем максимальное количество элемента накапливает Астрагал шерстистоцветковый. Количество тяжелых металлов в растениях ниже его содержания в почве. Рассчитан коэффициент биологического поглощения КБП селена и тяжелых металлов. Se является элементом сильного накопления, Mn, Co и Ni — элементы очень слабого захвата, Pb — элемент слабого захвата. Для астрагала Cu — элемент слабого захвата, для видов донника — очень слабого захвата.

Похожие темы научных работ по сельскому и лесному хозяйству , автор научной работы — Г. Г. Козлова, С. А. Онина, Н. Н. Минина, А. С. Михайлова,

DETERMINATION OF THE CONTENT OF SELENIUM AND HEAVY METALS IN PLANT RAW MATERIALS AND PLANT ROOT SOIL

The article deals with the results of the studies of analytical indicators of soil samples and plant raw materials in the Birsk District of the Republic of Bashkortostan. The content of the gross and mobile forms of selenium and heavy metals (Cu, Mn, Pb, Ni, Co) has been determined in the soil and in the plants of the family Legumes (Fabaceae): Astragalus woolly-flowered (Astragalus dasyanthus Pall.), sweet-clover (Melilotus officinalis L.), white sweet-clover (Melilotus albus Medik.). It is shown that the content of selenium in plant raw materials is much higher than in soil, and Astragalus woolly-flowered accumulates the maximum amount of the element. The amount of heavy metals in plants is lower than its content in soil. The coefficient of biological absorption (CBA) of selenium and heavy metals has been calculated. Se is the element of strong accumulation, Mn, Co and Ni are the elements of very weak capture, Pb is the element of weak capture. For Astragalus, Cu is the element of weak capture, for the species of sweet-clover it is the element of very weak capture.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Определение содержания селена и тяжелых металлов в растительном сырье и прикорневой почве»

УДК 543.3; 543.31

DOI: 10.24411/1728-323X-2018-14022

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕЛЕНА И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ И ПРИКОРНЕВОЙ ПОЧВЕ

Г. Г. Козлова, к. х. н.,

доцент,gg.birsk@gmail.com, С. А. Онина, к. х. н., доцент, onina_svetlana@mail.ru,

Н. Н. Минина, к. б. н, доцент, mnn27@mail.ru, А. С. Михайлова, обучающаяся 4 курса, sunnypw@yandex.ru,

Бирский филиал ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Бирск, Россия

В статье рассматриваются результаты исследований аналитических показателей проб почвы и растительного сырья Бирского района Республики Башкортостан. В работе определено содержание валовой и подвижной форм селена и тяжелых металлов (Cu, Mn, Pb, Ni, Co) в почве и в растениях семейства Бобовые (Fabaceae). Астрагал шерстистоцветковый (Astragalus dasyanthus Pall.), Донник лекарственный (Melilotus officinalis L.), Донник белый (Melilotus albus Medik.).

Показано, что содержание селена в растительном сырье значительно выше, чем в почве, причем максимальное количество элемента накапливает Астрагал шерстистоцветковый.

Количество тяжелых металлов в растениях ниже его содержания в почве.

Рассчитан коэффициент биологического поглощения КБП селена и тяжелых металлов. Se является элементом сильного накопления, Mn, Co и Ni — элементы очень слабого захвата, Pb — элемент слабого захвата. Для астрагала Cu — элемент слабого захвата, для видов донника — очень слабого захвата.

The article deals with the results of the studies of analytical indicators of soil samples and plant raw materials in the Birsk District of the Republic of Bashkortostan. The content of the gross and mobile forms of selenium and heavy metals (Cu, Mn, Pb, Ni, Co) has been determined in the soil and in the plants of the family Legumes (Fabaceae). Astragalus woolly-flowered (Astragalus dasyanthus Pall.), sweet-clover (Melilotus officinalis L.), white sweet-clover (Melilotus albus Medik.).

It is shown that the content of selenium in plant raw materials is much higher than in soil, and Astragalus woolly-flowered accumulates the maximum amount of the element.

The amount of heavy metals in plants is lower than its content in soil.

The coefficient of biological absorption (CBA) of selenium and heavy metals has been calculated. Se is the element of strong accumulation, Mn, Co and Ni are the elements of very weak capture, Pb is the element of weak capture. For Astragalus, Cu is the element of weak capture, for the species of sweet-clover it is the element of very weak capture.

Ключевые слова: аналитические показатели, микроэлементы, пробы почвы, растительное сырье, селен, марганец, кобальт, медь, никель, свинец, тяжелые металлы.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Keywords: analytical indices, microelements, tests of soil, plant raw material, selenium, manganese, cobalt, copper, nickel, lead, heavy metals.

Селен входит в число микроэлементов, содержание которых определяет состояние живого организма; в большом количестве он обладает токсическими свойствами, при низком — уже дефицитен [1, 2]. В организм человека и животных селен поступает по пищевой цепи почва — растение.

В земной коре содержание селена крайне мало и распределено неравномерно [4]. На количество селена в растениях влияют такие элементы, находящиеся в почве, как медь и свинец, — антагонисты селена. В свою очередь в почве и растениях на количество свинца влияет марганец, а антагонистами марганца являются кобальт и никель [4].

Цель исследования: определение содержания валовой и подвижной форм селена и тяжелых металлов (Cu, Mn, Pb, Ni, Co) в растительном сырье и прикорневой почве.

В качестве объектов исследования выбраны растения семейства Бобовые (Fabaceae): Астрагал шерстистоцветковый (Astragalus dasyanthus Pall.), Донник лекарственный (Melilotus officinalis L.), Донник белый (Melilotus albus Medik.) и их прикорневая почва.

Задачи исследования:

1. Проанализировать содержание селена в исследуемых растениях и в их прикорневой почве.

2. Исследовать содержание свинца, меди, марганца, кобальта и никеля в растительном сырье и прикорневой почве.

3. Рассчитать коэффициент биологического поглощения КБП селена и исследуемых элементов.

Материалы и методы исследования. Сбор почвы и сырья проводился в конце июля на территории города Бирск Республики Башкортостан (рис. 1). Исследуемая территория находится в зоне северной лесостепи, почвенный покров серый лесной, верхний слой почвы имеет суглинистый гранулометрический состав.

Собраны надземная часть с корнем астрагала, донника белого и донника лекарственного и взята прикорневая почва каждого растения. Растительное сырье в течение 3—4 недель сушилось в темном проветриваемом помещении при температуре +25—30 °С. Пробы растений были подготовлены к анализу в соответствии с ГОСТ 24027.0—80 [3] и ОФС.1.1.0005.15 [6], пробы почв — в соответствии с [5] и ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36—02 [7].

Анализ проводился на атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ-2.ЭТА с электротермической атомизацией пробы в графитовой печи. В пробах растений определяли со-

Рис. Фото местности со спутника. Квадратом указана исследуемая территория

держание селена, свинца, марганца, меди, кобальта и никеля. В пробах почвы определяли содержание валовых и подвижных форм селена, свинца, марганца, никеля, меди, кобальта и никеля.

Результаты и их обсуждение. В таблице 1 представлены результаты содержания валовых и подвижных форм селена и тяжелых металлов в астрагале и его прикорневой почве, в таблице 2 — в доннике белом и его прикорневой почве, в таблице 3 — в доннике лекарственном и его прикорневой почве. К каждому растению в таблицах приведены коэффициенты биологического поглощения определяемых элементов.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Из таблицы 1 видно, что в почве селен, в основном, находится в доступной для растения подвижной форме. При этом астрагал извлекает селена больше, чем его содержится в усваиваемой растением форме (КБП составляет 2,06), т. е. происходит накопление элемента. Свинец, медь и никель в почве в подвижную форму переходят крайне незначительно (порядка 6, 4,1 и 7,2 % соответственно), астрагалом усваиваются слабо (КБП равны 0,04, 0,01 и 0,002 соответственно). Порядка 40 % общего содержания кобальта в почве переходит в усваиваемую форму, однако астрагалом поглощается слабо (КБП = 0,001). В почве марганец в значительной степени представлен нерастворимыми формами (в подвижную форму переходит порядка 0,7 %), растением элемент почти не поглощается. Вероятно, относительно ионов свинца, марганца, меди, кобальта и никеля у астрагала шерсистоцветкового присутствует корневой барьер.

По таблицам 2 и 3 видно, что донники разного вида в разной степени накапливают селен, а так-

Таблица 1

Содержание селена и тяжелых металлов в астрагале шерстистоцветковом

(Astragalus dasyanthus Pall.) и его прикорневой почве, мкг/кг

Se Pb Mn Cu Co Ni

Валовая форма 0,53 10,29 394,41 16,19 19,59 33,68

Подвижная 0,48 0,59 3,08 0,67 7,84 2,43

форма

Растение 1,11 0,41 0,34 0,20 0,03 0,05

КБП 2,06 0,04 0,0008 0,01 0,001 0,002

Таблица 2

Содержание селена и тяжелых металлов в доннике лекарственном (Melilotus оТБсша^ L.) и его прикорневой почве, мкг/кг

Se Pb Mn Cu Co Ni

Валовая форма 0,52 9,04 395,38 18,12 21,05 36,31

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Подвижная 0,44 0,63 3,34 0,71 7,96 3,12

форма

Растение 0,88 0,46 0,37 0,17 0,02 0,05

КБП 1,68 0,05 0,0009 0,008 0,0009 0,001

Таблица 3

Содержание селена и тяжелых металлов в доннике белом (Melilotus albus Medik.) и его прикорневой почве, мкг/кг

Se Pb Mn Cu Co Ni

Валовая форма 0,51 11,21 384,77 17,36 18,53 38,06

Подвижная 0,44 0,58 3,01 0,68 8,07 3,81

форма

Растение 0,58 0,56 0,32 0,23 0,02 0,04

КБП 1,14 0,05 0,0008 <0,0001 0,001 0,001

№ 4, 2018

23

же медь и кобальт. Так как донники и астрагал росли на одной территории, то соотношения доступных и валовых форм элементов относительно одинаковы. Однако донник лекарственный, по сравнению с белым видом донника, поглощает больше селена (КБП составляют 1,68 и 1,14 соответственно) и меди (КБП заметно отличаются), но меньше усваивает кобальт (КБП равны 0,0009 и 0,001 соответственно). Возможно, у астрагала шерстистоцветкового и у донников белого и лекарственного схожие корневые барьеры для ионов тяжелых металлов.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

По результатам исследования можно сделать выводы:

• Определено содержание селена в почве и в исследуемых растениях Бирского района Рес-

публики Башкортостан. Содержание селена в растительном сырье значительно выше, чем в почве.

• Исследовано содержание тяжелых металлов (Со, Си, Мп, РЬ и N1) в почве и в растительном сырье Бирского района Республики Башкортостан. Показано, что количество тяжелых металлов в травах ниже его содержания в почве.

• Рассчитан коэффициент биологического поглощения КБП селена и тяжелых металлов. Зе является элементом сильного накопления, Мп, Со и N1 — элементы очень слабого захвата, РЬ — элемент слабого захвата. Для астрагала Си — элемент слабого захвата, для видов донника — очень слабого захвата.

Библиографический список

1. Блинохватов А. Ф. Селен в биосфере / А. Ф. Блинохватов, Г. В. Денисова, Д. Ю. Ильин и др. — Пенза: РИО ПГСХА, 2001. — С. 28—41, 96—103.

2. Голубкина Н. А., Папазян Т. Т. Селен в питании. Растения, животные, человек. — М.: Печатный город, 2006. — 254 с.

3. ГОСТ 24027.0—80 «Сырье лекарственное растительное. Правила приемки и метода отбора проб».

4. Кабата—Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — С. 272—283.

5. «Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства». — Москва: ЦИНАО, 1992.

6. ОФС.1.1.0005.15 «Отбор проб лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов».

7. ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36—02 «Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии».

DETERMINATION OF THE CONTENT OF SELENIUM AND HEAVY METALS IN PLANT RAW MATERIALS AND PLANT ROOT SOIL

G. G. Kozlova, Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, gg.birsk@gmail.com, S. A. Onina, Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, onina_svetlana@mail.ru, N. N. Minina, Ph. D. (Biology), Associate Professor, mnn27@mail.ru, A. S. Mihaylova, Undergraduate student, sunnypw@yandex.ru, BF FGBOU VO "Bashkir State University"

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

References:

1. Blinokhvatov A. F. Selen v biosfere / A. F. Blinokhvatov, G. V. Denisova, D. Yu. Ilin i dr. [Selenium in the biosphere / A. F. Blinokhvatova, G. V. Denisov, D. Y. Ilyin, et al.]. Penza, RIO PGSHA, 2001. P. 28—41, 96—103. [in Russian]

2. Golubkina N. A., Papazyan T. T. Selen v pitanii. Rasteniya, zhivotnyie, chelovek. [Selenium in nutrition. [Plants, animals, people.]. Moscow, Pechatnyiy gorod, 2006. 254 p. [in Russian]

3. GOST 24027.0—80 "Syire lekarstvennoe rastitelnoe. Pravila priemki i metoda otbora prob" [GOST 24027.0—80 " medicinal vegetable raw Materials. Acceptance rules and sampling methods"]. [in Russian]

4. Kabata—Pendias A., Pendias H. Mikroelementyi v pochvah i rasteniyah: Per. s angl. [Trace elements in soils and plants: Tr. from English.]. Moscow, Mir, 1989. P. 272—283. [in Russian]

5. "Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu tyazhelyih metallov v pochvah selhozugodiy i produktsii rastenievodstva". ["Guidelines for the determination of heavy metals in soils of farmland and crop production."]. Moscow, TslNAO, 1992. [in Russian]

6. OFS.1.1.0005.15 "Otbor prob lekarstvennogo rastitelnogo syirya i le-karstvennyih rastitelnyih preparatov". [OFFICE.1.1.0005.15 "Sampling of medicinal plants and herbal medicinal products".]. [in Russian]

7. PND F 16.1:2.2:2.3.36—02 "Kolichestvennyiy himicheskiy analiz pochv. Me-todika vyipolneniya izmereniy valovogo sod-erzhaniya medi, kadmiya, tsinka, svintsa, nikelya i margantsa v pochvah, donnyih otlozheniyah i osadkah stoch-nyih vod me-todom plamennoy atomno-absorbtsionnoy spektrometrii". [HDPE f 16.1: 2.2: 2.3.36—02 "Quantitative chemical analysis of soils. Method of measurement of the gross content of copper, cadmium, zinc, lead, Nickel and manganese in soils, sediments and sediments of waste water by the method of flame atomic absorption spectrometry".] [in Russian]