CC BY
77
Лебедев С.В.1, Сальникова Е.В.1, Родионова Г.Б.2, Кудрявцева Е.А.1
Юренбургский государственный университет 2Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, г. Оренбург
Е-mail: salnikova_ev@mail.ru
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУРАХ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Проведены исследования экологической безопасности сырья и продуктов питания в различных природно-климатических зонах Оренбургской области. Установлено содержание тяжелых металлов в растительном сырье.
Ключевые слова: экология, тяжелые металлы, зерновые культуры, Оренбургская область.
В Оренбургской области хорошо развита неф-те-, газо-, горнодобывающая и перерабатывающая промышленность, металлургия, кроме того она является одной из основных житниц страны (среднегодовое производство зерна 3-4 млн. тонн). Все это оказывает неблагоприятное воздействие на экологическое состояние области, сопровождающиеся накоплением в почве вредных веществ.
Наличие загрязняющих микроэлементов может оказывать огромное влияние на состояние биосферы. Так, например, в результате деятельности Орско-Халиловского никелевого комбината происходит накопление никеля, который вытесняет кальций и фосфор, существенно понижает содержание белка и азота в растениях, способствует понижению значения рН чернозема до 3,5. Вообще несбалансированность химических элементов в пищевых продуктах и рационах (нарушенный минеральный обмен) является основной причиной и стартовым механизмом возникновения и развития многих заболеваний человека и животных [1].
Наибольший вред на окружающую среду оказывают подвижные формы элементов, которые легко могут поглощаться растениями. Именно с растительной пищей [2] в организм человека поступает основное количество тяжелых металлов. В связи с этим была поставлена задача - оценить содержание тяжелых металлов в зерновых культурах Оренбургской области, а также получить новые знания о пищевой ценности и экологической безопасности растительного сырья для сельского хозяйства в различных зонах области.
Объектами исследования были зерновые культуры из 18 районов области. Особое внимание было обращено на содержание в них таких элементов, как свинец, кадмий, мышьяк, ртуть. При этом анализирован уровень цинка и меди. С одной стороны, они признаны эссенциальными, то есть жизненно необходимыми, но, как токсиканты, они отнесены к I и II классам опасности. Свинец и кадмий относятся к загрязнителям, которые способны токсично действовать на организм человека [2].
Все исследования проводились в комплексной аналитической лаборатории ВНИИМСа с помощью химических методов и физико-химических методов анализа (атомно-абсорбционная спектрофотометрия, пламенная фотометрия).
Анализ полученных данных показал, что содержание меди в яровой пшенице колебалось в пределах от 4,18 до 4,80 мг/кг. Максимальные ее значения отмечены в Новосергиевском, Куван-дыкском и Илекском районах (таблица 1). Объясняется это наличием в зоне Южного Урала рудных месторождений, следовательно, почва и растительность будут характеризоваться повышенным содержанием микроэлементов, в том числе и меди [3].
Максимальное содержание цинка (25,02 мг/ кг) отмечено в пшенице Кваркенского района. Располагаясь в Зауралье, район сложен кислыми породами. Большие площади заняты солонцово-солончаковыми комплексами. Чем сильнее выражены кислые свойства почв, тем быстрее подвергаются соединения металлов растворению, становясь более доступными для растений [4]. В остальных районах по наличию цинка значительных различий не наблюдалось.
Содержание свинца относительно ПДК, выше среднего уровня (0,3 мг/кг) было в яровой пшенице Тюльганского района, значительно ниже (0,155 мг/кг) Илекского и Ташлинского, на уровне среднего - в остальных районах. Кадмия в яровой пшенице во всех исследуемых районах было значительно ниже предельно допустимой концентрации и колебалось в пределах от 0 до 0,099 мг/кг, среднее содержание мышьяка в исследуемой культуре было в диапазоне 0,061- 0,083 мг/кг сухого вещества, ртуть в яровой пшенице не обнаружена.
Следовательно, уровень содержания тяжелых металлов в яровой пшенице, выращиваемой на территории области, соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.560-96.
Более пестрой картиной по наличию тяжелых металлов отличалась озимая рожь. Максимальное
Проблемы экологии Южного Урала
содержание меди, аналогично яровой пшенице, отмечено в Новосергиевском (5,2 мг/кг) и Пере-волоцком (5,82 мг/кг) районах; минимальное -Шарлыкском (3,5 мг/кг). В остальных районах содержание меди было средним.
На уровне среднего во всех районах, кроме Асекеевского (24,31 мг/кг), было и содержание цинка (от 16,95 до 20,60 мг/кг). Значительно ниже среднего уровня были показатели свинца (от 0 до 0,18 мг/кг) и кадмия (от 0 до 0,01мг/кг). Содержание мышьяка колебалось в пределах от 0,005 до 0,072 мг/кг, ртуть отсутствовала.
Исследование по определению тяжелых металлов в просе и ячмене проводили в трех районах области (таблица 2), результаты анализа свидетельствуют о более высоком уровне меди в ячмене Илекского района, что согласуется с аналогичными показателями яровой и озимой пшеницы. Просо всех исследуемых районов характеризовалось минимальным содержанием меди, цинка, мышьяка и полным отсутствием кадмия и ртути.
На территории Оренбургского района расположены крупнейшие предприятия металлургической и газовой промышленности, ежегодно
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в зерновых культурах
Paйoн Coдepжaниe элeмeнтa, мг/кг cyxoгo вeщecтвa
Cu Zn Pb Cd As
Яpoвaя пшениц
Бeляeвcкий 4,18 19,50 0,209 0,002 0,069
Kyвaндыкcкий 4,80 22,50 0,200 нє oбнapyжeнo 0,070
Ora^pbcR™ 4,64 18,86 0,255 нє oбнapyжeнo 0,083
Ope^yprcR™ 4,31 21,22 0,224 0,004 0,065
Пepeвoлoцкий 4,29 19,73 0,200 нє oбнapyжeнo 0,072
CarnapcRtó 4,44 21,42 0,227 0,005 0,072
Capara'anicR™ 4,24 22,51 0,270 0,006 0,068
Hoвocepгиeвcкий 4,80 20,60 0,201 0,004 0,067
Copoчинcкий 4,47 18,35 0,250 0,004 0,072
Aлeкcaндpoвcкий 4,72 18,49 0,278 0,003 0,071
Тюль^^ий 4,73 19,27 0,300 не oбнapyжeнo 0,072
ШapлыIкcкий 4,40 21,00 0,242 не oбнapyжeнo 0,070
Aкбyлaкcкий 4,74 19,76 0,221 0,005 0,069
Оэль-Илецкий 4,48 21,30 0,179 не oбнapyжeнo 0,065
^apRe^R™ 4,68 25,02 0,200 не oбнapyжeнo 0,076
^єтим^^к™ 4,52 22,94 0,260 не oбнapyжeнo 0,067
Taшлинcкий 4,67 19,41 0,155 0,003 0,061
Илeкcкий 4,73 20,22 0,155 0,009 0,069
ПДК 10,00 50,00 0,500 0,100 0,200
Таблица 2. Наличие тяжелых металлов в ячмене и просе
Paйoн C0>дepжaниe элемент мг/кг cyxoro вeщecтвa
Cu Zn Pb Cd As
Ячмень
Илекжий 4,79 18,47 0,118 0,009 0,068
OM^pb^™ 3,03 20,18 0,200 не oбнapyжeнo 0,096
Opeнбypгcкий 3,65 19,26 0,250 0,0046 0,065
npoco
Илекжий 3,42 18,06 0,200 не oбнapyжeнo 0,068
Oктябpьcкий 3,33 15,68 0,250 не oбнapyжeнo 0,065
Opeнбypгcкий 3,27 16,58 0,340 не oбнapyжeнo 0,065
ПДК 10,00 50,00 0,500 0,100 0,200
Лебедев С.В. и др.
Оценка содержания тяжелых металлов в зерновых культурах..
Таблица 3. Наличие тяжелых металлов в зерновых культурах Оренбургского района
Культура Содержание элемента, мг/кг сухого вещества
Cu Zn Pb Cd As
Яровая пшеница 4,31 21,22 0,224 0,004 0,065
Озимая пшеница 4,84 20,72 0,231 не обнаружено 0,074
Озимая рожь 4,0 17,5 0,180 не обнаружено 0,05
Ячмень 3,65 19,26 0,250 0,0046 0,065
Просо 3,27 16,58 0,340 не обнаружено 0,059
выбрасывающие на поверхность земли большое количество меди, цинка, свинца, кадмия. Поэтому особое внимание было уделено содержанию металлов в зерновых культурах именно в этом районе.
Несмотря на это в зерновых культурах содержание тяжелых металлов было значительно ниже ПДК. Объясняется это способностью растений за счет механизмов поглощения и нейтрализации тяжелых металлов обеспечивать относительно низкое их накопление в товарной части продукции [6].
Во всех исследуемых культурах медь, цинк, свинец не превышали ПДК. Кадмий присутствовал только в яровой пшенице.
Наименьшее количество меди (3,27 мг/кг) и цинка (16,58 мг/кг), при отсутствии кадмия и сравнительно одинаковом содержании мышьяка среди
всех зерновых культур отмечено в просе. Содержание свинца, в сравнении с другими культурами, было несколько выше и составило 0,340 мг/кг.
Можно предположить, что просо, обладая более высокой устойчивостью к меди и цинку, характеризуется слабой устойчивостью к свинцу. Аналогичные результаты относительно неодинаковой устойчивости растений к накоплению тяжелых металлов, получены И.О. Плехановой и др. [5].
Таким образом, все зерновые культуры, выращиваемые на территории Оренбургской области, по содержанию тяжелых металлов отвечают санитарно-гигиеническим нормам. Минимальным содержанием меди и цинка и более высоким содержанием свинца характеризуется просо.
15.09.2011
Список литературы:
1. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. - СПб.: Наука, 2008. - 544 с.
2. Кучеренко В.Д., Черняхов В.Б. Микроэлементы в степной и солонцово-солончаковой растительности Оренбургской области // Почвы Южного Урала и Поволжья. - 1972. - Вып. 4. - 145 с.
3. Лебедев С.В., Родионова Г.Б. Экологическая оценка растительного сырья и продуктов питания различных природноклиматических зон Оренбургской области // Вестник ОГУ. - 2010. - Т. 112. - №6. - С.152 - 155.
4. Зырин Н.Г. Общие закономерности в миграции и распределении подвижных форм микроэлементов в почве / Н.Г. Зырин // Микроэлементы в почвах Советского Союза. Вып.1 / Под ред. В.А. Ковды, Н.Г. Зырина - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973. -С. 9 - 39.
5. Плеханова И.О, Обухов А.И. Цинк и кадмий в почвах и растениях городской среды // Цинк и кадмий в окружающей среде. - М.: Наука, 1992. - С. 144 - 159.
6. Гамзикова О.И., Барсукова B.C. Изменение устойчивости пшеницы к тяжелым металлам // Докл. РАСХН. - 1996. - № 2. - C. 13 - 15.
Сведения об авторах:
Лебедев Святослав Валерьевич, заведующий сельскохозяйственной лабораторией Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета,
доктор биологических наук 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, корп. 16, тел. (3532) 340682, e-mail: inst_bioelement@mail.ru Родионова Галина Борисовна, заведующая комплексной аналитической лабораторией Всероссийского научно-исследовательского института мясного скотоводства, кандидат биологических наук 460000, г.Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел. (3532) 773997, e-mail: vniims.or@mail.ru Сальникова Елена Владимировна, заведующая кафедрой химии, кандидат химических наук 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, корп. 3, тел. (3532)372485, e-mail: salnikova_ev@mail.ru Кудрявцева Елена Александровна, преподаватель кафедры химии 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, корп. 3, тел. (3532)372485, e-mail: kudryavceva.elen@mail.ru
