CC BY
31МЕДИЦИНА ежемесячный научно-практическии медицинским журнал Кыргызстана
ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ АККУМУЛИРОВАТЬ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И МЕТОД ФИТО-ЭКСТРАКЦИИ
(ОБЗОР)
Н.К. Кулданбаев
Общественный фонд «Реласкоп», лаборатория гигиены питания и микотоксикологии Научно-производственного объединения «Профилактическая медицина», г. Бишкек, Кыргызская Республика
Химиялык заттардын есумдуктерге аккумулироват этишинин взгечелугу жана фитоэкстракция
ыкмасы (баяндама)
Н.К. Кулданбаев
Корутунду: Обзордук макала химиялык заттардын eсYмдYктeрдe топтолуу маселесине, алардын typyhyh жана тобунун децгээлинде айрым бир оор металлдардын таасирлерине карата жооптуу реакциясына арна-лган. Макалада ошондой эле территориянын химиялык жактан булануусунда тазалоо-калыбына келтирYY ишиндеги страегиясынын бири болгон фито-экстракция ыкмасын колдонууга анализ жYргYЗYлгeн.
Негизги сездер: фитоэкстракция, оор металлдар, оор металлдардын сорбциясы, топурак, булганган территорияны eсYмдуктeр аркылуу калыбына келтирYY.
The features of accumulation of chemicals by plants and phyto-extraction (review)
N.K. Kuldanbaev
Laboratory of Nutrition Hygiene of the Scientific and Production Centre for Preventive Medicine, Bishkek
Abstract: A review on the chemical accumulation peculiarity of plants, their response to certain heavy metals at the species and community level is given. The article analyzes the application of phytoextraction as one of the strategies of phytoremediation for chemical contamination of territories.
Keywords: phytoextraction, heavy metals, metal sorption, soil, phytoremediation.
Загрязнение окружающей среды и ее негативные последствия заставили человечество изучать процессы выноса и накопления химических элементов различными звеньями экосистемы и, в первую очередь, растениями [1-3, 10, 12]. С одной стороны, растение рассматривается в качестве основного биоиндикационного показателя степени загрязненности, как местности, так и самого объекта исследования [4, 5, 11]. С другой стороны, интерес в научно-практическом плане представляет поиск таких видов растений, которые имеют хорошую способность накапливать токсические вещества и, тем самым, могут быть использованы для очистки и восстановления загрязненной среды [5, 13].
Для очистки и восстановления загрязненной местности от тяжелых металлов (ТМ) и других токсикантов проводят такие мероприятия как сбор и вывоз грунта, его захоронение. В восстановительной стратегии также имеет место фито-экстракция поллютантов из почвы [6, 9, 14-19]. Однако данная технология является энергоемким, затратным и поэтому ее предлагают в качестве дополнительного мероприятия. Суть метода фито-экстракции заключается в том, что определенный вид растения со свойствами аккумулировать определенный загрязнитель высаживают на загрязненную местность, дожидаются до развития хорошей надземной биомассы, собирают ее и далее уничтожают.
В зависимости от способности сорбировать
микроэлементы растения подразделяют на следующие группы:
1) гипераккумуляторы - растения, которые имеют защитные механизмы к металлам и поэтому могут выживать в почвах с высоким содержанием элементов без видимых симптомов токсичности;
2) аккумуляторы - растения с механизмом толерантности к загрязнителям и хорошей способностью аккумулировать их в своей надземной биомассе;
3) высокочувствительные растения индикаторы (с отсутствием защитных механизмов к поллютантам);
4) эксклюдеры - растения, которые не поглощают загрязнители [13].
Для оценки способности растения накапливать ТМ используется понятие фито-экстрагирующего потенциала (ФЭП), величина которого зависит от мобильности и доступности тяжелых металлов в почве и в самом растении [13, 19]. А для оценки ФЭП растения применяются такие величины как:
1) биоконцентрационный фактор (БКФ) - отношение концентрации металла в корнях растения к таковой в почве;
2) транслокационный фактор (ТФ) - отношение концентрации металла в надземной биомассе к таковой в корнях [19].
В настоящее время известны более 400 видов растений, обладающих высокой способностью сорбировать ТМ, при этом концентрации металлов в
ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ АККУМУЛИРОВАТЬ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И МЕТОД ФИТО-ЭКСТРАКЦИИ
их надземной биомассе могут намного превышать пороговые пределы [8, 18, 19, 20]. Следует также отметить, что разные микроэлементы по-разному сорбируются определенными видами растительного мира.
Экспериментальные исследования S. Saraswat и J.P.N. Rai (2009) подтверждают хорошую фито-экстрагирующую способность таких видов растений как Arabidopsis thaliana, Brassica juncea, Crotalaria juncea для Zn, Ni, Cd; Cynodon dactylon для Cr; B. juncea только для Ni. Авторы отмечают, что A. thaliana, имея меньшую биомассу, экстрагирует больше металлов, в то время как B. juncea и C. juncea аккумулируют меньшее количество металлов, но компенсируют эффективность восстановления почвы выпуском большей биомассы. При этом величина ТФ для всех видов растений была > 1 на все металлы за исключением Cynodon dactylon для Cr. Максимальное значение ТФ установлено для B. juncea по отношению к Cd и Zn, для Ni - в A. thaliana, для Cr - Cynodon dactylon [13].
Хотя механизм накопления разными растениями химических элементов в условиях природного и антропогенного загрязнения достаточно хорошо изучен, вместе с тем остается много специфических вопросов по накоплению определенных химических элементов различными видами растений и вызванные этим трансформация растительных сообществ [7, 20].
Влияние загрязненной пойменной почвы на замещение растительного покрова вдоль реки Geul (Голландия) изучено в работе E.C.H.E.T. Lucassen и соавт. (2010). Согласно авторам, замещение одного вида растительности на другое происходит в результате повышения щелочности и содержания фосфатов в почве, расположенной вблизи металлургического завода, а также интенсификации сельскохозяйственной деятельности [19].
Как известно, изменение рН почвы приводит к изменениям химического состава почвы, так, например, защелачивание приводит к снижению содержания Zn в почве. Для доказательства данного положения были смоделированы экспериментальные исследования, где изучался рост таких металлофитов как Silene vulgaris, Thlaspi caerulescens, Holcus lanatus, Armeria maritime, Festuca rubra в отношении доступности цинка и фосфатов. В почвах бедных цинком рост Silene vulgaris и Thlaspi caerulescens прекращался независимо от содержания фосфатов. Трава Holcus lanatus росла хорошо в богатой фосфатами почве также независимо от содержания цинка. Было установлено, что для роста Thlaspi caerulescens и Armeria maritime требуются высокие концентрации цинка в почве, при этом рост Holcus lanatus не зависит от Zn. Уменьшение цинка в результате защелачивания почвы приводило к остановке роста только Thlaspi caerulescens, однако эти же условия никак не влияли на рост Festuca rubra. Таким образом, авторы заключают, что защелачивание
пойменной почвы ведет к уменьшению доступности цинка для растительности и, соответственно, увеличению роста определенных видов металлофитов. Повышение фосфатов стимулирует рост быстрорастущих трав независимо от содержания цинка в такой почве [19].
Результаты исследований В.С. Безель и Т.В. Жуйковой (2007) показывают смену видового состава растений в градиенте загрязнения среды ТМ и уменьшения общей биомассы. При этом основную роль в накоплении химических элементов играют сложноцветные растения. На основе полученных результатов авторы свидетельствуют о наличии в природных экосистемах механизмов, ограничивающих избыточное включение химических веществ в надземную биомассу растений [7].
Несмотря на то, что фито-экстракция предлагается в качестве одного из способов восстановления загрязненной почвы, этот процесс требует длительного времени и исключения повторного загрязнения окружающей среды при захоронении и утилизации использованных растений.
В аспекте вышеизложенного не очень оптимистичные выводы относительно очистки и восстановления загрязненной местности методом фито-экстракции поллютантов делаются в работе О.А. Неверовой (2004). Автор ссылается на заключение Г.А. Шестаковой (2002), согласно которой, для очищения почв от поллютантов даже при условии прекращения всех выбросов и постоянного выращивания растений-концентраторов на загрязненных территориях с последующим их уничтожением потребуется более 100 лет [8].
Тем не менее, изучение возможностей использования растений, которые являются устойчивыми к различным химическим веществам и обладают способностью аккумулировать их, является актуальным направлением не только биологической науки, но и технических дисциплин в аспекте очистительно-восстановительных работ загрязненных территорий, укрепления берегов, дамб и других инженерных сооружений промышленного и хозяйственного назначения.
Литература
1. Гладков Е.А. Влияние комплексного взаимодействия тяжелых металлов на растения мегаполисов // Экология. - 2007. -№1. - С. 71-74.
2. Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Клименко Г.А. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. - М.: Изд-во МГУ, 1989. 95 с.
3. Алексеенко В.А., Алещукин Л.В., Безпалько Л.Е. и др. Цинк и кадмий в окружающей среде. - М.: Наука, 1992. - 200 с.
4. Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. - 2001. - Т. 48, №4. - С. 26-33.
5. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам // Успехи современной биологии. -1995. - Т.115, вып. 3. - С. 261-275.
МЕДИЦИНА
Кыргызстана
6. Гедгафова Ф.В., Улигова Т.С., ЛанцовВ.И., Рапопорт И.Б. Содержание тяжелых металлов в почве и злаке бескиль-ница длинночешуйчатая (Puccinellia dolicholepis V. Kresz) в условиях техногенного загрязнения г. Нальчика // Изв. КБНЦ РАН. - 2001. - №2 (7). - С. 62-64.
7. Безель В.С., Жуйкова Т.В. Химическое загрязнение среды:
ежемесячный научно-практическии медицинскии журнал
8.
вынос химических элементов надземной биомассой травянистой растительности //Экология. - 2007. -№4. - С. 259-267.
Неверова О.А. Биогеохимическая оценка городских почв (на примере Кемерово) // Гигиена и санитария. - 2004. - №2. - С. 18-21.
ТРАДИЦИОННЫЕ ЗНАНИЯ КЫРГЫЗСКОГО НАРОДА В СИСТЕМЕ СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЫ
Р.Р. Тухватшин, Г.С. Ташиева, Р.М. Джумаев
Кыргызская государственная медицинская академия им. И.К. Ахунбаева, г. Бишкек Ошский государственный университет, г. Ош
Учурдагы медицина системасында кыргыз элинин салт болуп калган билими
Р Р Тухватшин, Г. С. Ташиева, Р М. Джумаев
Traditional Knowledge of the Kyrgyz People in the System of Modern Medicine
R.R. Tukhvatshin, G.S. Tashieva, R.M. Jumaev I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Institute, Bishkek Osh State University, Osh
Медицина — система научных знаний и практической деятельности, целью которых является укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Эти традиционные знания формировались в течении тысячелетий и возникает необходимость, по крайней мере, рациональных, в сохранении
Господствующее мировоззрение формирует и определяет содержание естественнонаучных представлений и соответствующих им форм приемов практической медицинской деятельности. Так, наивным фантастическим представлениям древнего человека, наделявшего сверхъестественными свойствами различные неодушевленные предметы (фетишизм), соответствовала вера в их влияние на здоровье, в способность вызвать болезнь и исцелить от нее. Пережитки фетишизма — вера в амулеты, обереги, талисманы — долго сохранялись как атрибут более сложных религиозных представлении.
С начала возникновения медицины и до наших дней человек испробовал множество разнообразных средств и методов лечения. По мере совершенствования медицинских знаний и появления новых открытий в различных областях науки и техники во врачебной практике также появлялись все новые лечебные средства. Многие из них или не подтвердили ожидаемых результатов, или как выяснилось впоследствии, оказывали побочное, вредное действие на организм. Со временем они были оставлены врачами, преданы забвению. Ряд лечебных средств заменялся новыми, более совершенными.
Только некоторые средства и методы тради-
ционного лечения после продолжительной, порой многовековой, проверки заслужили всеобщее признание и сохранились до наших дней в арсенале лечебных средств. Это главным образом бальнеотерапия, лечебное питание, массаж, а также фитотерапия.
Фитотерапия с лечебной и профилактической целью использует либо растения в целом, либо их отдельные части: корни, корневища, клубни, луковицы, листья, цветки, стебли, кору, почки, плоды, ягоды и семена.
Фитотерапия и в местной народной медицине, и в народной медицине всех континентов и всех времен была основным видом лечения, ибо растительный мир предлагал человеку обширный и доступный ассортимент лечебных средств, которые он мог использовать для избавления от многих внутренних и наружных заболеваний в самых разнообразных лекарственных формах. Лечебные же средства животного и минерального происхождения в этом отношении значительно уступали растительным.
Лечение растениями не является надуманным, изобретенным способом лечения. Успешное применение растений с лечебной целью закономерный процесс, непосредственно вытекающий из условий развития человеческого организма. Поэтому не только первобытный человек, но и заболевшее животное, которых вел инстинкт самосохранения, находили среди окружающей природы нужное растение, расплачиваясь иногда жизнью за неудачные поиски.
Во многих, даже индустриально развитых странах большие социальные группы не обладают средствами для обеспечения минимального прожи-
