CC BY
1УДК 631.95
статья поступила 30.01.2023
К.В. Моисеева, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры общей биологии, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень;
А.В. Завьялова, студент, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ КАДМИЯ В ПАХОТНОМ ГОРИЗОНТЕ ПО ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
В данной статье рассматривается экологическое загрязнение кадмием картофеля в различных регионах РФ. Цель исследования заключалась в том, чтобы выявить причины загрязнения кадмием картофеля в регионах Российской Федерации на примере Тюменской области. В ходе работы были изучены данные по загрязнению почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения, также рассмотрены исследования влияния промышленных объектов и антропогенной нагрузки на содержание кадмия в почвах и его концентрацию в картофеле, выращиваемом вблизи промышленных территорий. Проанализировав состояние окружающей среды по Тюменской области, мы выяснили, что содержание кадмия в пахотном горизонте за 2017-2021 гг. варьировалось в пределах 0,010-0,075 мг/кг. Это говорит о том, что почвы Тюменской области пригодны для выращивания картофеля без ограничения. Основной причиной загрязнения кадмием картофеля являются токсиканты промышленного производства.
Ключевые слова: кадмий, картофель, токсиканты, промышленные предприятия, почвы, экология, загрязнение
K.V. Moiseeva, A.V. Zavyalova,
Northern Trans-Ural State Agricultural University
THE CONTENT OF MOBILE FORMS OF CADMIUM IN THE PLOW HORIZON IN THE TYUMEN REGION
This article discusses the environmental contamination of potatoes with cadmium in various regions of the Russian Federation. The purpose of the study was to identify the causes of cadmium contamination of potatoes in the regions of the Russian Federation, using the example of the Tyumen region. In the course of the work, data on the contamination of soils of the Russian Federation with toxicants of industrial origin were studied, as well as studies of the influence of industrial facilities and anthropogenic load on the content of cadmium in soils and its concentration in potatoes grown near industrial areas. After analyzing the state of the environment in the Tyumen region, we found that the cadmium content in the arable horizon for 20172021. varied within 0.010-0.075 mg/kg. This suggests that the soils of the Tyumen region are suitable for growing potatoes without restrictions. Industrial toxicants are the main cause of cadmium contamination of potatoes.
Key words: cadmium, potatoes, toxicants, industrial enterprises, soils, ecology, pollution
Кадмий является одним из тяжелых токсичных металлов, большой процент которого попадает в организм человека с потреблением сельскохозяйственной продукции. В большом количестве данный элемент накапливается в растениях. Его токсическое действие связано с блокадой сульфгидридных групп белков [5].
Тюменская область имеет ряд предприятий нефте-, газоперерабатывающей промышленности, ТЭЦ, выбросы которых после сжигания топлива поступают в воздух.
Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур для обеспечения продовольственной безопасности страны [6, 7, 11, 12]. Он способен накапливать тяжелые металлы, в том числе высокотоксичный кадмий.
ПДК для картофеля - не более 0,03 мг/кг свежей массы. Отравление кадмием поражает организм человека, а также вызывает онкологические заболевания1.
По некоторым данным, повышенное содержание тяжелых металлов в почве влияет на процент заболевания онкологией до 14% по совокупности факторов [4]. Также кадмий поражает почки, печень, репродуктивную систему. При длительном поступлении возможно развитие заболеваний костей [10].
Актуальность исследования содержания кадмия в картофеле заключается в том, что он является одним из самых популярных продуктов у россиян. Картофель имеет особенность накапливать кадмий (Cd), а употребление картофеля с повышенным содержанием кадмия наносит вред человеческому организму.
Цель исследования - изучить содержание подвижных форм кадмия в пахотном горизонте по Тюменской области.
Материалы и методы. В ходе работы мы изучили данные по загрязнению почв Российской Федерации на примере Тюменской области токсикантами промышленного происхождения, также рассмотрели исследования влияния промышленных объектов и антропогенной нагрузки на содержание кадмия в почве и его концентрацию в картофеле, выращиваемом вблизи промышленных территорий. Сравнили содержание кадмия в муниципальных районах Тюменской области за 5 лет на основании данных состояния окружающей среды.
1 Кадмий в картофеле. Чем он опасен : Вкусная еда - здоровый организм : сайт. - URL: https://taste-of-tea.ru/zagryaznyayuschie-veschestva-v-kartofele/ (дата обращения: 14.01.2023). - Текст: электронный.
Результаты исследования. Немаловажное значение в загрязнении почвы кадмием в сельскохозяйственном производстве отведено применению минеральных и органических удобрений, в том числе навоза.
Симптомами негативного воздействия на сельскохозяйственные растения отмечаются снижение хлорофилла в листьях, в следствие чего снижается интенсивность зеленой окраски (снижение фотосинтеза), искривление стеблей, бурые некротические пятна на листьях и т. д., в конечном итоге, снижение продуктивности возделываемой культуры. Граница чувствительности к кадмию у картофеля составляет 6-12 мг/кг почвы, в клубнях - 12-50 мкг/кг [2].
В состав минеральной части сельскохозяйственных растений входят и накапливаются тяжелые металлы в сухом веществе в смеси с другими неорганическими компонентами, например, вода, а именно, содержание влаги в клубнях [15].
Наибольшее содержание тяжелых металлов (по анализу золы) находится в корнях -стеблях - листьях - семенах - клубнях, наименьшее - в корнеплодах, что связано с ана-томо-морфологическим строением последних [1].
В работах ученых Троц Н.М., Прохоровой Н.В., Троц В.Б. и др. отмечается, что снизить содержание кадмия (до 20%) возможно при снятии покровных тканей с картофеля, так же необходимо подбирать сорта картофеля, которые генетически накапливают наименьшее количество тяжелых металлов, например, Колетте, Лиани, Розалинд, наибольшее количество накапливают сорта Спринт элита, Джелли [15].
По результатам проведенных исследований ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора» выявлено, что почва чернозем обыкновенный имеет очень малый процент содержания кадмия, а наибольший (по мере убывания) - предкавказские черноземы, приазовские, южные, каштановые1.
По данным ежегодника загрязнений почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2021 г., кадмий обнаружен в различных регионах Российской Федерации в валовой, кислорастворимой, подвижной и водорастворимой форме.
К опасной категории загрязнения кадмием относится Иркутская, Свердловская и Новосибирская области, а также Республика Северная Осетия - Алания, к умеренно опасной - Кировская, Оренбургская области, Приморский край и Республика Башкорто-стан2.
По данным рисунка 1, мы видим, что содержание кадмия в пахотном горизонте Тюменской области за 2017-2021 гг. варьировалось в пределах 0,010-0,075 мг/кг3.
Наибольшее содержание кадмия в пахотных горизонтах было выявлено в Тюменском муниципальном районе - 0,070 мг/кг в 2017 г., в Тобольском достигало 0,070 мг/кг в 2019 г. и 0,075 мг/кг в 2021 г. Минимальное значение (0,010 мг/кг) было зафиксировано в Ярковском, Упоровском, Исетском муниципальных районах и Заводоуковском городском округе.
Элемент кадмий в виде соединений находится в земной коре, в пахотном слое -0,01-0,2 мг/кг, в подпахотном - 0,01-0,07 мг/кг, ПДК - 5 мг/кг1. Это говорит о том, что почвы Тюменской области пригодны для выращивания картофеля без ограничения.
1 Особенности загрязнения почвы кадмием : ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора» : сайт. - URL: http://referent61.ru/deyatelnost-v-sfere-zemelnykh-otnosheniy/osobennosti-zagryazneniya-pochvy-kadmiem/ (дата обращения: 14.01.2023). - Текст: электронный.
2 Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2021 году. Ежегодник. - Обнинск : НПО «Тайфун», 2022. - URL: https://www.rpatyphoon.ru/upload/medialibrary/ezhegodniki/tpp/tpp_2021.pdf (дата обращения: 15.01.2023). - Текст: электронный.
3 Состояние окружающей среды Тюменской области : Органы государственной власти Тюменской области : сайт. - URL: https://admtyumen.ru/ogv_ru/about/ecology/eco_monitoring/environment.htm (дата обращения: 17.01.2023). - Текст: электронный.
0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0
ГП
т
п mr niT шгт 1 ■■
и I и il I
I Ii i п и I Ii Iii Ii11 И I ПИ
4?
^ Ж > A J" Ж > J? J? Ж Ж Jt-
2017
2018
2019
2020 2021
f
Рис. 1. Содержание подвижных форм кадмия в пахотном горизонте по Тюменской области, за 2017-2021 гг., мг/кг
Основными источниками загрязнения тяжелыми металлами почвы, производимой сельскохозяйственной продукции, воздуха также считаются металлургия, производство пластмасс и гальванотехника2.
Содержание тяжелых металлов в картофеле, выращенном вблизи промышленных объектов, неоднократно подтверждалось исследованиями в различных регионах.
По результатам исследования почвы, находящейся в зоне цементного завода г. Красноярска, отмечено повышенное содержание кадмия в картофеле в 5,8-14 раз [13].
В Забайкальском крае, по данным маршрутного обследования территории природ-но-техногенной геохимической аномалии, в кожуре картофеля отмечено превышение ПДК по кадмию (1,6 ПДК) [14].
Методом атомной абсорбции в картофеле, выращенном на частных земельных участках пригородной зоны Красноярска, обнаружено, что в картофеле содержание кадмия превышает уровень до 2 раз [8].
В промышленных предприятиях, расположенных в г. Уфе, изучена концентрация кадмия. Полученные результаты показали высокое содержание кадмия в картофеле (0,044 мг/кг) в районе Благовещенска, более чем в 16% проб [3].
В отдельные годы в Свердловской области в районе свалки бытовых отходов, несмотря на низкое содержание кадмия в почве, наблюдалось накопление кадмия в клубнях картофеля до 1,9 ПДК [9].
1 Пути снижения концентрации тяжелых металлов в овощах : Agropk.by : сайт. - URL: https://agropk.by/itma/tyazh-metally-ovoschi (дата обращения: 14.01.2023). - Текст: электронный.
2 Попов, С. Источники загрязнения окружающей среды кадмием / С. Попов. - Текст: электронный // Все о природе : информационный мультимедийный интернет-портал. - URL: https://disinsect.ru/istochniki-zagryazneniya-okruzhayushchey-sredy-kadmiyem/ (дата обращения: 14.01.2023).
Выводы. Проанализировав данные состояния пахотного горизонта Тюменской области за 2017-2021 гг., мы выяснили, что содержание кадмия варьировалось в пределах 0,010-0,075 мг/кг. Больше всего содержание подвижного кадмия в пахотных горизонтах было обнаружено в Тюменском и Тобольском муниципальных районах - показатели достигали 0,070-0,075 мг/кг. Минимальное значение (0,010 мг/кг) было зафиксировано в Ярковском, Упоровском, Исетском районах и Заводоуковском городском округе. Данные показатели говорят о том, что почвы Тюменской области пригодны для выращивания картофеля без ограничения.
Также мы пришли к выводу, что основной причиной загрязнения кадмием картофеля являются токсиканты промышленного производства. Картофель, выращенный на территориях, расположенных в зоне влияния техногенно-загрязненных почв, не может считаться безопасным, т. к. в нем выявлено повышенное содержание кадмия - это подтверждают научные исследования, проведенные в разных регионах РФ.
Рекомендации. При выращивании картофеля на территориях, загрязнённых тяжёлыми металлами, необходимо проводить мероприятия по «реабилитации» таких почв: повышать содержание гумуса в почве, использовать сидераты, известкование, вносить органические и минеральные удобрения локально и в рекомендуемых дозах, подбирать более устойчивые к кадмию сорта картофеля. Также необходимы регулярный экологический мониторинг содержания тяжелых металлов в почве, воде, в воздухе и усиление экологического контроля возделываемых культур на территориях с неблагоприятной экологической обстановкой.
Библиографический список
1. Акатьева, Т. Г. Экологическая токсикология : учебник / Т. Г. Акатьева. - Тюмень : ГАУ Северного Зауралья, 2021. - 390 с. - Текст: непосредственный.
2. Алимов, А. М. Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов : учебное пособие / А. М. Алимов, Т. Р. Якупов, Ф. Ф. Зиннатов, Н. Р. Касанова; под редакцией А. М. Алимова. - Казань : КГАВМ им. Баумана, 2019. - 242 с. - Текст : непосредственный.
3. Афонькина, С. Р. Контаминация тяжелыми металлами растительной продукции, выращенной на территории Республики Башкортостан / С. Р. Афонькина, Г. Р. Аллаяро-ва, А. С. Фазлыева [и др.] ; под научной редакцией А. И. Алтухова, Л. Б. Винничек, Л. П. Силаевой. - Текст : непосредственный // Региональные проблемы устойчивого развития сельской местности. Сборник статей XIX международной научно-практической конференции, Пенза, 16-17 мая 2022 года. - Пенза : Пензенский государственный аграрный университет, 2022. - С. 5-8.
4. Бурдзиева, О. Г. Анализ в ГИС технологиях взаимосвязи заболеваемости населения и загрязненности на урбанизированной территории / О. Г. Бурдзиева, Т. В. Закс, А. С. Кануков, К. В. Корбесова. - Текст : непосредственный // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. - 2019. - № 4 (79). - С. 115-123. - DOI 10.33580/25419684-2019-63-4-115-123.
5. Езепчук, Л. Н. Современные технологии возделывания овощных культур в открытом грунте : учебное пособие / Л. Н. Езепчук. - Улан-Удэ : Бурятская ГСХА им. В. Р. Филиппова, 2019. - 82 с. - Текст : непосредственный.
6. Казак, А. А. Формирование урожайности и качества клубней сортов картофеля в зависимости от сроков уборки в северной лесостепи Тюменской области / А. А. Казак, Ю. П. Логинов, А. С. Гайзатулин, В. В. Жигадло. - Текст : непосредственный // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. - 2021. - № 6 (104). - С. 117-125. - DOI: 10.35330/1991-6639-2021-6-104-117-125.
7. Колчин, Н. Н. Технологии и техника для производства картофеля / Н. Н. Колчин, С. С. Туболев. - Текст : непосредственный // Картофель и овощи. - 2017. - № 1. - С. 2125.
8. Коротченко, И. С. Эколого-токсикологическая оценка овощной продукции, выращенной в пригородной зоне Красноярска / И. С. Коротченко. - Текст : непосредственный // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития. Материалы международной научно-практической конференции, Красноярск, 21-23 апреля 2020 года / ответственные за выпуск : В. Л. Бопп, Е. И. Сорокатая. - Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2020. - С. 270-272.
9. Куртова, А. В. Влияние свалки бытовых отходов на содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля / А. В. Куртова, И. В. Грехова // Агропродовольственная политика России. - 2017. - № 6. - С. 20-23.
10. Куткина, М. Н. Организация питания детей и подростков / М. Н. Куткина, Н. В. Барсукова, С. А. Елисеева, А. А. Смоленцева. - Санкт-Петербург : Лань, 2023. - 332 с. -ISBN 978-5-507-45083-1.
11. Логинов, Ю. П. Сравнительная оценка сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции в северной лесостепи Тюменской области / Ю. П. Логинов, А. А. Казак, Л. И. Якубышина. - Текст : непосредственный // Мир инноваций. - 2020. - № 3. - С. 3142.
12. Моисеева К. В. Урожайность сортов картофеля в условиях северной лесостепи Тюменской области / К. В. Моисеева, Е. А. Моисеев. - Текст : непосредственный // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2022. - № 3(71). - С. 9092.
13. Ноздрина, Н. А. Содержание тяжёлых металлов в овощах, выращенных на садоводческих участках Свердловского района г. Красноярска / Н. А. Ноздрина. - Текст : непосредственный // Студенческая наука - взгляд в будущее. Материалы XVI Всероссийской студенческой научной конференции, Красноярск, 24-26 марта 2021 года. - Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2021. - С. 32-35.
14. Солодухина, М. А. Тяжелые металлы и мышьяк в дикорастущих растениях и растениеводческой продукции Балейского рудного поля (Забайкальский край) / М. А. Со-лодухина, И. Е. Михеев, Е. А. Банщикова, Т. В. Желибо // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2022. - Т. 15. - № 2 (73). - С. 95-104. - DOI 10.53914/issn2071-2243_2022_2_95.
15. Троц, Н. М. Тяжелые металлы в агроландшафтах Самарской области : монография / Н. М. Троц, Н. В. Прохорова, В. Б. Троц [и др.]. - Самара : Самарский ГАУ, 2018. -220 с. - ISBN 978-5-88575-544-3.
References
1. Akat'eva, T. G. Ekologicheskaya toksikologiya : uchebnik / T. G. Akat'eva. - Tyumen' : GAU Sevemogo Zaural'ya, 2021. - 390 s. - Tekst: neposredstvennyj.
2. Alimov, A. M. Bezopasnost' prodovol'stvennogo syr'ya i pishchevyh produktov : uchebnoe posobie / A. M. Alimov, T. R. YAkupov, F. F. Zinnatov, N. R. Kasanova; pod redakciej A. M. Alimova. - Kazan' : KGAVM im. Baumana, 2019. - 242 s. - Tekst : neposredstvennyj.
3. Afon'kina, S. R. Kontaminaciya tyazhelymi metallami rastitel'noj produkcii, vyrashchennoj na territorii Respubliki Bashkortostan / S. R. Afon'kina, G. R. Allayarova, A. S. Fazlyeva [i dr.] ; pod nauchnoj redakciej A. I. Altuhova, L. B. Vinnichek, L. P. Silaevoj. - Tekst : neposredstvennyj // Regional'nye problemy ustojchivogo razvitiya sel'skoj mestnosti. Sbornik statej XIX mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Penza, 16-17 maya 2022 goda. - Penza : Penzenskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2022. - S. 5-8.
4. Burdzieva, O. G. Analiz v GIS tekhnologiyah vzaimosvyazi zabolevaemosti naseleniya i zagryaznennosti na urbanizirovannoj territorii / O. G. Burdzieva, T. V. Zaks, A. S. Kanukov, K. V. Korbesova. - Tekst : neposredstvennyj // Trudy Instituta geologii Dagestanskogo nauchnogo centra RAN. - 2019. - № 4 (79). - S. 115-123. - DOI 10.33580/2541-9684-201963-4-115-123.
5. Ezepchuk, L. N. Sovremennye tekhnologii vozdelyvaniya ovoshchnyh kul'tur v otkrytom grunte : uchebnoe posobie / L. N. Ezepchuk. - Ulan-Ude : Buryatskaya GSKHA im. V. R. Filippova, 2019. - 82 s. - Tekst : neposredstvennyj.
6. Kazak, A. A. Formirovanie urozhajnosti i kachestva klubnej sortov kartofelya v zavisimosti ot srokov uborki v severnoj lesostepi Tyumenskoj oblasti / A. A. Kazak, YU. P. Loginov, A. S. Gajzatulin, V. V. ZHigadlo. - Tekst : neposredstvennyj // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo nauchnogo centra RAN. - 2021. - № 6 (104). - S. 117-125. - DOI: 10.35330/1991-6639-2021-6-104-117-125.
7. Kolchin, N. N. Tekhnologii i tekhnika dlya proizvodstva kartofelya / N. N. Kolchin, S. S. Tubolev. - Tekst : neposredstvennyj // Kartofel' i ovoshchi. - 2017. - № 1. - S. 21-25.
8. Korotchenko, I. S. Ekologo-toksikologicheskaya ocenka ovoshchnoj produkcii, vyrashchennoj v prigorodnoj zone Krasnoyarska / I. S. Korotchenko. - Tekst : neposredstvennyj // Nauka i obrazovanie: opyt, problemy, perspektivy razvitiya. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Krasnoyarsk, 21-23 aprelya 2020 goda / otvetstvennye za vypusk : V. L. Bopp, E. I. Sorokataya. - Krasnoyarsk: Krasnoyarskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2020. - S. 270-272.
9. Kurtova, A. V. Vliyanie svalki bytovyh othodov na soderzhanie tyazhelyh metallov v klubnyah kartofelya / A. V. Kurtova, I. V. Grekhova // Agroprodovol'stvennaya politika Rossii. - 2017. - № 6. - S. 20-23.
10. Kutkina, M. N. Organizaciya pitaniya detej i podrostkov / M. N. Kutkina, N. V. Bar-sukova, S. A. Eliseeva, A. A. Smolenceva. - Sankt-Peterburg : Lan', 2023. - 332 s. - ISBN 9785-507-45083-1.
11. Loginov, YU. P. Sravnitel'naya ocenka sortov kartofelya otechestvennoj i zarubezh-noj selekcii v severnoj lesostepi Tyumenskoj oblasti / YU. P. Loginov, A. A. Kazak, L. I. YA-kubyshina. - Tekst : neposredstvennyj // Mir innovacij. - 2020. - № 3. - S. 31-42.
12. Moiseeva K. V. Urozhajnost' sortov kartofelya v usloviyah severnoj lesostepi Tyumenskoj oblasti / K. V. Moiseeva, E. A. Moiseev. - Tekst : neposredstvennyj // Vestnik Michu-rinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2022. - № 3(71). - S. 90-92.
13. Nozdrina, N. A. Soderzhanie tyazhyolyh metallov v ovoshchah, vyrashchennyh na sadovodcheskih uchastkah Sverdlovskogo rajona g. Krasnoyarska / N. A. Nozdrina. - Tekst : neposredstvennyj // Studencheskaya nauka - vzglyad v budushchee. Materialy HVI Vse-rossijskoj studencheskoj nauchnoj konferencii, Krasnoyarsk, 24-26 marta 2021 goda. - Krasnoyarsk : Krasnoyarskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2021. - S. 32-35.
14. Soloduhina, M. A. Tyazhelye metally i mysh'yak v dikorastushchih rasteniyah i ras-tenievodcheskoj produkcii Balejskogo rudnogo polya (Zabajkal'skij kraj) / M. A. Soloduhina, I. E. Miheev, E. A. Banshchikova, T. V. ZHelibo // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2022. - T. 15. - № 2 (73). - S. 95-104. - DOI 10.53914/issn2071-2243_2022_2_95.
15. Troc, N. M. Tyazhelye metally v agrolandshaftah Samarskoj oblasti : monografiya / N. M. Troc, N. V. Prohorova, V. B. Troc [i dr.]. - Samara : Samarskij GAU, 2018. - 220 s. -ISBN 978-5-88575-544-3.
Контактная информация:
Моисеева Ксения Викторовна. E-mail: moiseevakv@gausz.ru Завьялова Алена Владимировна. E-mail: alenazavyalov@yandex.ru
