CC BY
15
((¡Г\ СибАК
^^ Журнал «Инновации в науке» www.sibac.info_№ 12 (88), 2018 г.
РУБРИКА «БИОЛОГИЯ»
СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ И РАСТЕНИИ ВИДА EPHEDRA INTERMEDIA, ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО НА ТЕРРИТОРИИ КАДЖИ-САЙСКОГО УРАНОВОГО ХВОСТОХРАНИЛИЩА
Русланбекова Мээрим Русланбековна
магистрант института естественных наук Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек E-mail: rmeerim@gmail.com
Чекиров Кадырбай Бекбалаевич
канд. биол. наук, доц. отделения биологии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек E-mail: kadyr. chekirov@gmail.com
Илхан Доган
Ph.D., доц. отделения молекулярной биологии и генетики Измирского института высоких технологий,
Турецкая Республика, г.Измир
Ибрахим Илкер взйигит
Ph.D., проф. отделения биологии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек
Курманбекова Гулбюбю Токтосуновна
д-р биол. наук, проф. отделения биологии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек
Этем Осма
Ph.D., доц. отделения биологии Эрзинджанского университета
Турецкая Республика, г. Эрзинджан
Тугче Варол
науч. сотр. отделения биологии Эрзинджанского университета
Турецкая Республика, г. Эрзинджан
Шайкиева Нурзат
канд. хим. наук, ассистент отделения химической инженерии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек
Бермет Кыдыралиева
мл. науч. сотр. отделения биологии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек
Али Осман Солак
Ph.D., проф. отделения химической инженерии Кыргызско-Турецкого университета "Манас"
Кыргызстан, г. Бишкек
АННОТАЦИЯ
Данное исследование направлено на выявление нынешнего уровня радиоактивного загрязнения и его влияния на живые организмы на территории Каджи-Сайского уранового хвостохранилища. В качестве материала для исследований использовались растение вида Ephedra intermedia и образцы почвы. В ходе исследовании установлен превышающий допустимый уровень радиации в местах хранения урановых отходов, а также резкое изменение концентраций минеральных элементов в образцах растения в районе хвостохранилища по сравне-
нию с контрольной станцией. Это свидетельствует о том, что уровень радиации в какой-то мере оказывает влияние на потребление минеральных элементов растениями на территории хранения урановых отходов.
Ключевые слова: Ephedra intermedia, радиоактивное загрязнение, минеральные элементы, хвостохрани-лище.
Введение. Кыргызстан, наряду с его унаследованной горнодобывающей промышленностью, в течение многих лет сталкивается с проблемой недостаточных мер безопасности на хранилищах шахт и отходов. Одна из самых больших проблем возникает из-за зон хранения отходов уранового производства, которые находятся вблизи жилых районов и несут угрозу широкомасштабного загрязнения. Одним из таких районов является Каджи-Сайское хвостохра-нилище, и данное исследование было проведено для оценки радиоэкологического статуса указанного хвостохранилища. Каджи-Сайское хвостохранилище подвергается эрозионным наводнениям и потокам
осадков, вследствие чего нарушается целостность защитного покрытия. В рамках данного исследования изучены уровни радиоактивного фона и содержание некоторых минеральных элементов в почве и в органах вида E.intermedia, произрастающего на данной территории.
Материал и методы. Исследование проводились на уранно-техногенной провинции Каджи-Сай. Каджи-Сайское хвостохранилище расположено в 270 км от Бишкека в районе Тон на южном берегу озера Иссык-Куль примерно на 180 м над уровнем озера и 1980 м над уровнем моря (рис. 1) [1].
Рисунок 1. Спутниковые изображения хвостохранилища Каджи-Сай (фотографии сделаны с использованием программы Google Earth, 2018 год)
В качестве объекта исследований было выбрано растение вида E. Intermedia, произрастающее на территории данного хвостохранилища. Уровень радиации исследуемого участка определяли с использованием дозиметра марки SRP 68-01. Измерения проводились в микрорентген/час (мР/ч). Станции были идентифицированы в зависимости от их высот и координат с помощью устройства GPS (Garmin, eTrex, 12 Channel Handheld). Радиологический скрининг был проведен в общей сложности на 5 станциях, показанных на рис. 1. На каждой станции было проведено не менее трех скринингов. 1-я станция - место расположения самого хвостохранилища, 2-я станция - старый завод по переработке урана; 3-я и 4-я станции - районы, расположенные в направлении озера, 5-я станция была определена в качестве контрольной зоны и расположена она в 5,3 км от 1-й станции в сторону запада.
Для данного исследования вместе с образцами почвы были собраны образцы растения. Определение минеральных элементов (Са, К и Mg) у собранных образцов растения и почв проводилось в лаборатории с использованием масс-спектрометра 1СР-М8.
Результаты и обсуждение. Результаты радиологических исследований станций приведены ниже в таблице и, согласно таблице, максимальный уровень излучения наблюдается на 1-й станции. Согласно данным, радиоактивный фон на территории находится в диапазоне от 36-100 мР/ч и от 200300 мР/ч в зонах с трещинами, где нарушена целостность защитного покрытия. Радиоактивный фон на контрольной станции находится в пределах 1619 мР/ч, на 2-й станции - 16-25 мР/ч. На 3-й и 4-й станциях показатели варьируются между 18-21 мР/ч и 17-20 мР/ч соответственно.
Таблица 1.
Станции радиологического скрининга, сбора образцов почвы и растений
Станции Очередность измерений Координаты GPS Высота над уровнем моря, м. Объем радиации, мР/ч
1. 42.153995Ы 77.217800Е 1716 36-38
1-я станция 2. 42.154186К 77.217722Е 1710 40-42
3. 42.153632Ы 77.217969Е 1720 60-100, (в местах, где нарушена целостность защитного покрытия 200-300)
1. 42.152630Ы 77.219471Е 1745 25
2-я станция 2. 42.152032Ы 77.219475Е 1755 16-17
3. 42.153347Ы 77.219629Е 1733 18-21
1. 42.156696Ы 77.216006Е 1682 20-21
3-я станция 2. 42.157282Ы 77.216018Е 1677 18-19
3. 42.156398Ы 77.216226Е 1684 19-21
1. 42.164050Ы 77.213854Е 1646 17-19
4-я станция 2. 42.164558Ы 77.214250Е 1648 17-18
3. 42.163846Ы 77.213546Е 1648 18-20
5-я станция (зона контроля) 1. 42.158614Ы 77.153580Е 1618 18-19
2. 42.158314Ы 77.153589Е 1621 17-19
3. 42.158012Ы 77.153588Е 1623 16-18
Результаты анализа масс-спектрометрии для элементов Са, К и Mg в образцах органов растения и почв в мг/кг-1, собранных с каждой станции приведены на рисунках 2-5.
Содержание минеральных элементов в составе органов E.intermedia было выявлено следующим
образом: высокое содержание Са оказалось в образцах листьев 1-й станции, а низкое в образцах 5-й станции. Такая же картина наблюдается у образцов других органов (стебель и корень) (рис.2).
Рисунок 2. Концентрация Са (в мг/кг'1) в органах растения и в почве
Самый высокий уровень Са обнаружен у образца почвы 1-й станции, а самый низкий - в 5-й станции. На 2-й станции содержание данного элемента также немного ниже по сравнению 3-й и 4-й станциями.
В ходе исследования концентрации № в органах растения самая высокая концентрация данного элемента была обнаружена в составе листьев 2-й станции и самая низкая в составе листьев 1 -й станции (рис.3).
Рисунок 3. Концентрация Na (мг/кг'1) в органах растения и в почве
В других органах, в частности в стеблевой и корневой частях, так же высокий уровень № наблюдается в образцах 2-й станции, а низкий уровень в 1-й станции. В целом, концентрация № незначительно отличается в зависимости органа растения. Также наблюдается высокая концентрация № в образцах почвы 1-й станции, в то же время образцы почв 5-й контрольной станции характеризуются самой низкой концентрацией данного элемента. В целом, образцы почв с 3-й по 5-й станции отличаются низкой концентрацией.
Данные анализа на содержанию калия в образцах растения и почвы представлены на рис.2.
Как видно из данных рисунка, в листьях самое высокое содержание К обнаружено у образцов контрольной 5-й станции, а низкое содержание - у образцов 2-й станции. Содержание данного элемента в стеблях и корнях растения намного ниже, чем в листьях. В почве наблюдается обратная тенденция, то есть самая высокая концентрация К обнаружена у образцов 1 -й станции, а самая низкая концентрация в 5-й станции. В целом, содержание К на почвах несколько раз ниже, чем в органах растения.
Рисунок 4. Концентрация К (мг/кг'1) в органах растения и в почве
По представленным данным на рис.5 видно, что самое высокое содержание Mg в составе листьев наблюдается в образцах станций 4 и 5, а самое низкое в образцах 2-й станции. В стеблях и корнях растения содержание Mg почти в два раза ниже, чем в листьях.
В составе почвы концентрация Mg выше, чем в органах растения. Самый высокий показатель концентрации Mg обнаружен в образцах 1-й станции и самый низкий в образцах 2-й станции.
Анализируя результаты измерений радиационного фона на исследуемых станциях, можно заме-
тить, что максимальный и превышающий предельно допустимые нормы уровень радиации наблюдается в 1-й станции, где расположено хранилище урановых отходов. Здесь наблюдается утечка радиации, обусловленная нарушением целостности защитных покрытий хвостохранилища. Естественный радиационный фон на контрольной станции составил 1619 мР/ч.
На 2-й станции уровень радиационного фона относительно высокий по сравнению с последующими станциями.
Рисунок 5. Концентрация Mg (мг/кг'1) в органах растения и в почве
Кальций является основным макроэлементом в составе растений. По литературным данным нормальное содержание кальция в почве составляет 10000-50000 мг/кг-1, а в органах растений в пределах 200-30000 мг/кг-1 [2, с.29]. Результаты наших исследований показали, что, уровень содержания Са в почве ниже нормы на всех станциях. Было установлено, что он находится в пределах нормы в составе стебля и корня растения, а на 1-й, 3-й и 4-й станциях в составе листьев уровень содержания Са выше нормы. Тем не менее уровень кальция по сравнению с контрольной зоной выше на всех станциях.
Нормальные пределы натрия в почве и в растениях составляют 1000-10000 мг/кг-1 [3]. По данным исследования, уровень № в почве ниже нормы на всех исследуемых станциях. Содержание данного элемента в органах растения также оказалось ниже нормальных пределов.
Калий также является одним из макроэлементов в составе растений. По данным некоторых исследователей, содержания калия в почве колеблется в пределах 5000-25000 мг/кг, а в растениях 10000-
50000 мг/кг-1 [4, с.316-319]. Согласно результатам наших исследований, в образцах почв 2-й, 4-й и 5-й станций содержание К оказалось ниже нормы. Уровень содержания данного элемента в стеблях оказался также ниже нормативного показателя на 1 -й, 2-й и 3-й станциях и в корневой части растений 1-й станции.
В норме средний уровень содержания магния в почве составляет от 300 до 8000 мг/кг-1, а в растениях от 1500 до 10000 мг/кг-1 [5, с.180-188]. По нашим данным в листьях растений уровень содержания Mg на всех станциях находится в пределах нормы. Самая низкая концентрация Mg обнаружена в корневой части растения 2-й станции.
В обобщении необходимо отметить, что по сравнении с контрольной станцией в образцах растения 1-й станции наблюдается резкое изменение концентрации элементов в сторону увеличения или уменьшения. Это говорит о том, что уровень радиации в какой-то мере оказывает влияние на потребление минеральных элементов растениями на территории хранения урановых отходов.
Список литературы:
1. Baetov, R. Lake Issyk-Kul Experience and Lessons Learned Brief. - 2006 - www.worldlakes.org
2. Kacar, B. & Katkat, A. V. Plant nutrition. Nobel publication, (849) -2007 - c. 29.
3. Katkat A.V., Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 3(2): 1266-1273, 2009 ISSN 1991-8178: Effects of soil and foliar applications of humic substances on dry weight and mineral nutrients uptake of wheat under calcareous soil conditions - 2009
4. Пилипенко А. Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. — 2-е изд. — Киев: Наукова думка, 1978. — С. 316—319.
5. Дэвис А. Нутрицевтика. Питание для жизни, здоровья и долголетия. - М.: Саттва, Институт трансперсональной психологии, 2004. - С.180-188. - ISBN.5-93509-021-X.
