CC BY
207
Ряды коэффициентов аномальности рудных элементов в стеблях и корнях растений, почвах и почвообразующих породах Джусинского месторождения
Объект Ряды коэффициентов аномальности
Стебли Stipa lessingiana Artemisia austriaca Mo 5,0 >Ag 3,3 >Cu 2,5 >Pb 1,6 = Ba 1,6 > Co 1,1 >Zn 1,0 Ag 75,0 > Pb 3,0 > Mo 2,7 > Cu 2,5 > Zn 2,4 > Co 1,1 > Ba 1,0
Корни Stipa lessingiana Artemisia austriaca Ag 6,0 > Co 2,0 >Mo 1,8 >Cu 1,6 >Pb 1,0 = Ba 1,0 = Co 1,0 Ag 2,0 = Cu 2,0 > Mo 1,3 >Zn 1,0 = Pb 1,0 = Ba 1,0 = Co 1,0
Почвы Почвообразующие породы Mo 2,0 > Zn 1,7 > Co 1,5 > Cu 1,4 > Pb 1,0 = Ba 1,0 = Ag 1,0 Zn 2,0 >Pb 1,8 >Cu 1,5 >Ba 1,1 = Co 1,1 >Ag 1,0 = Mo 1,0
Это обусловлено экранирующими ландшафтно-геохимичеекими условиями на участке. Несмотря на это, глубоко проникающие корни растений способны поглощать из подпитывающих вод и вмещающих их сред практически беспредельное количество Аё, обусловливая исключительно высокие коэффициенты аномальности этого элемента — до 75 (табл.).
Выводы. Растительный покров, как и почвенный, полностью наследует весь спектр элементов-индикаторов исходных рудных тел и их первичных ореолов.
Полиметаллический состав руд проявился в существенном превышении в растительном покрове РЬ и Zn относительно других элементов.
Элементы, завершающие ряды миграции, содержатся в растениях в пониженных значениях.
Максимальное накопление в растительном покрове участка характерно для Ag, как и на других
месторождениях изучаемой территории.
Литература
1. Гайский ГОК. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2004. 148 с.
2. Черняхов В.Б. Минералого-геохимическая характеристика коры выветривания на Джусинском колчеданно-полиметаллическом месторождении / В.Б. Черняхов, И.В. Ку-делина, М.В. Фатюнина, Т.В. Леонтьева // Университетский комплекс, как региональный центр образования, науки и культуры. Оренбург: ОГУ, 2013. С. 892-899.
3. Черняхов В.Б., Куделина И.В. Экологически опасные элементы в почвенном покрове Джусинского месторождения // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки. Оренбург: ОГУ, 2009.
4. Инструкция по геохимическим методам. М.: Недра, 1983. 132 с.
5. Черняхов В.Б., Щеглова Е.Г. Основные параметры распределения меди в растительном покрове Яман-Касинского мед-ноколчеданного месторождения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 167-171.
Влияние тяжёлых металлов на активность
каталазы разных типов почв
ЕИ. Новосёлова, д.б.н., профессор, О.О. Волкова, аспирантка, ФГБОУ ВО Башкирский ГУ
В результате губительного антропогенного воздействия на почвенный покров из года в год неуклонно уменьшается общая площадь возделываемых земельных ресурсов [1], что не может не сказаться на ухудшении продовольственного обеспечения населения Земли. Являясь важнейшим биогеохимическим барьером, почва подвергается негативным воздействиям тяжёлых металлов (ТМ), попадающих в неё в результате деятельности промышленных предприятий, работы автотранспорта, поступления коммунальных стоков. На сегодняшний день ТМ занимают ведущие позиции по масштабам загрязнения почв, следствием которого является нарушение их плодородия [2]. В его формирование важный вклад вносят почвенные ферменты, участвующие в процессах трансформации органических веществ в почве и обеспечении живых организмов доступными элементами питания [3].
Как известно, разные типы почв по-разному реагируют на загрязнение [2, 4]. Высокие буферные свойства определяют их лучшую устойчивость на воздействие поллютантов [5].
Материал и методы исследования. В лабораторных условиях в модельном опыте изучали влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительного фермента каталазы аллювиально-луговой насыщенной среднесуглинистой почвы (гумус — 6,9%; рННг0 6,5) и чернозёма обыкновенного среднесуглинистого (гумус — 8,6%; рННг0 7,8) в годовой динамике.
Почву предварительно очистили от механических примесей, просеяли через сито (3 мм) и увлажнили до 60% от полной влагоёмкости. Свинец и кадмий вносили в виде растворённых в воде солей (РЬ(СН3СОО)2 ■ 3Н20), Cd(CH3COO)2 ■ 2Н20) в дозах 5, 10, 20 и 40 мг/кг почвы. Активность каталазы определяли по методу А.Ш. Галстяна (1965) описанному Ф.Х. Хазиевым (2005) через 3, 90, 180 и 360 суток с начала эксперимента.
Результаты исследования. Каталаза играет важную роль в процессах нейтрализации токсичной для почвенных живых организмов перекиси водорода, которая поступает в почву в результате их высокой физиологической активности в период благоприятных условий жизнедеятельности. Наличие в почве ТМ может влиять на интенсивность выделения ими перекиси водорода.
Проведённое нами исследование показало, что внесение в чернозём обыкновенный и аллювиально-луговую почву свинца и кадмия в разных количествах снижало интенсивность разложения перекиси водорода. Данная закономерность прослеживалась на протяжении всего эксперимента (рис. 1, 2). Это может быть обусловлено несколькими причинами. Во-первых уменьшением количества выделяемого фермента вследствие токсичности тяжёлых металлов для микроорганизмов, которые являются основным источником поступления ферментов в почву, что в свою очередь приводило к снижению выделения в неё перекиси водорода как продукта метаболизма [6].
Во-вторых, токсическим действием ТМ на фермент, относящийся к гемопротеидам, который может проявляться и на молекулярном уровне. Взаимодействие металлов с его активным центром ведёт к изменению конформации молекулы белка и, как следствие, к снижению его активности.
На 3-и сут. после внесения свинца и кадмия процент ингибирования каталазы в чернозёме обыкновенном находился в пределах 4—8% при низких дозах загрязнения (5, 10 мг/кг почвы) и 8—16% при высоких (20, 40 мг/кг почвы). Несущественные различия во влиянии ТМ на процессы разложения перекиси водорода в изучаемых типах почв на 3-и сут. после их загрязнения, вероятно,
Рис. 1 - Влияние различных доз свинца и кадмия на активность каталазы чернозёма обыкновенного (% снижения активности)
Рис. 2 - Влияние различных доз свинца и кадмия на активность каталазы аллювиально-луговой почвы (% снижения активности)
связаны с тем, что металлы в этот период находятся в нестабильном состоянии, вступая в разнообразные химические реакции с компонентами почв, переходя из подвижного состояния в неподвижное [7]. Известно, что степень токсичности металлов прямо пропорциональна уровню их подвижности [8]. На 90-е и 180-е сут. мы наблюдали большую токсичность кадмия по сравнению со свинцом: снижение активности фермента при загрязнении чернозёма обыкновенного кадмием на 11—36% по сравнению с 8—25% в опыте со свинцом. На 360-е сутки картина снижения активности каталазы изменилась.
Свинец оказался более токсичным по сравнению с кадмием: уменьшение активности фермента составило для свинца 40—47% и для кадмия 25—42%.
В аллювиально-луговой почве внесение ТМ, так же как и в чернозёме обыкновенном, ингибировало активность фермента с ростом их дозы (рис. 2). На 3-и, 180-е и 360-е сут. с начала модельного опыта токсичность кадмия была выше, чем у свинца. Процент снижения активности фермента на 3-и сутки составил 4—31% для кадмия и 515% для свинца, на 180-е сутки — 33—55 и 22—55% соответственно. К концу эксперимента уменьшение
Рис. 3 - Влияние различных доз свинца на активность каталазы чернозёма обыкновенного и аллювиально-луговой почвы (% снижения активности): А - чернозём обыкновенный; Б - аллювиально-луговая почва
Рис. 4 - Влияние различных доз кадмия на активность каталазы чернозёма обыкновенного и аллювиально-луговой почвы (% снижения активности): А - чернозём обыкновенный; Б - аллювиально-луговая почва
активности каталазы в вариантах опыта с кадмием составляло 18—36%, со свинцом — 9—18%. На 90-е сутки проявилась большая токсичность свинца по сравнению с кадмием: процент ингибирования активности каталазы свинцом составлял 31—54%, кадмием — 7—23%.
Сравнительный анализ изменения активности каталазы чернозёма обыкновенного и аллювиально-луговой почвы при внесении различных доз свинца и кадмия показал, что на 3-и сутки после начала эксперимента токсичность свинца была одинаковой для обоих типов почв и находилась в пределах 4—16% (рис. 3).
На 90-е и 180-е сут. каталаза оказалась менее устойчива к воздействию свинца в аллювиально-луговой почве по сравнению с чернозёмом обыкновенным. На 360-е сутки картина резко изменилась, и на активность фермента в чернозёме обыкновенном свинец оказывал более токсичное действие, в отличие от аллювиально-луговой почвы. Такой характер изменения активности энзима, вероятно, связан с меньшим содержанием в этой почве гумуса и большей кислотностью по сравнению с чернозёмом обыкновенным.
Загрязнение почв кадмием выявило иную закономерность изменения в активности каталазы по сравнению со свинцом, уже на 3-и сутки с начала опыта кадмий оказался токсичнее для каталазы в аллювиально-луговой почве при высоких дозах. На 90-е и 360-е сутки токсичность кадмия была выше в чернозёме обыкновенном. На 180-е сутки однозначной зависимости не было выявлено (рис. 4).
Выводы. 1. С ростом дозы кадмия и свинца активность каталазы снижалась в обоих типах почв в течение всего эксперимента. Это позволяет
рекомендовать использование активности данного фермента в качестве биоиндикатора загрязнения почв изученными металлами и как показатель токсичности для живых объектов на молекулярном уровне.
2. Не выявлено единой закономерности по влиянию кадмия и свинца на активность каталазы чернозёма обыкновенного и аллювиально-луговой почвы. Каждый из металлов по-разному проявлял свою токсичность в зависимости от длительности их воздействия и типа почвы.
Литература
1. Косолапов В.М. Экологические проблемы качества сельскохозяйственных земель и агроландшафтов степной зоны России / В.М. Косолапов, И.А. Трофимов, Л.С. Трофимова, Е.П. Яковлева // Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки. 2014. Т. 19. № 5. С. 1517—1520.
2. Щелчкова М.В., Стручкова Л.К., Федоров И.А. Комплексное влияние тяжёлых металлов на ферментативную активность и эффективное плодородие мерзлотной лугово-чернозёмной почвы // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. 2010. Т. 7. № 4. С. 16—21.
3. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука,
2005. 252 с.
4. Каменщикова В.И., Федотова О.А. Влияние тяжёлых металлов на биологическую активность подзолистой почвы // Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2004. № 2. С. 163—165.
5. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва — растение // Почвоведение. 2007. № 9. С. 1112—1119.
6. Мосина Л.В. Экологическая опасность загрязнения почвы тяжёлыми металлами (на примере свинца) / Л.В. Мосина,
3.А. Довлетярова, С.Ю. Ефремова, Ж. Норвосурэн // Известия Пензенского государственного педагогического университета имени В.Г. Белинского. 2012. № 29. С. 383—386.
7. Галлиулин Р.В., Галиулина Р.А. Концептуальная модель ферментативной индикации загрязнения почвы тяжёлыми металлами // Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами. Тула: Изд-во ТГУ,
2006. С. 100—104.
8. Минкина Т.М. Формы соединений тяжёлых металлов в почвах степной зоны / Т.М. Минкина, Г.В. Мотузова, О.Г. На-заренко, В.С. Крыщенко, С.С. Манджиева // Почвоведение. 2008. № 7. С. 810—818.
Оценка воздействия помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» в Мурманской области на атмосферный воздух и почву
Е.В. Левин, к.ф.-м.н, Р.Ф. Сагитов, к.т.н, ООО «НИПИЭП»; Т.А. Гамм, д.с.-х.н., В.Д. Баширов, д.с.-х.н., Р.Н. Касимов, к.т.н, С.П.Василевская, к.т.н., Е.В.Волошин, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ
Актуальность изучения проблемы воздействия помётохранилищ на окружающую среду заключается в том, что складирование большого объёма помёта формирует постоянный источник негативного микробиологического, санитарно-гигиенического и санитарно-токсикологического влияния на окружающую среду. Кроме того, в атмосферный воздух выделяются углекислый газ и метан. Для ликвидации данного источника необходимо экологическое обоснование. Имеются труды по вопросам утилизации отходов [1—5], но
этот вопрос необходимо решать в каждом случае индивидуально.
Цель настоящего исследования — характеристика помётохранилища и обоснование необходимости его ликвидации как источника негативного воздействия на окружающую среду и здоровье населения.
Материал и методы исследования. Объектом исследования было помётохранилище ныне закрытой птицефабрики «Снежная» в Мурманской области.
В ходе исследования земельного участка было отобрано 9 объединённых проб почвы весом примерно по 2 кг каждая. Пробы почвы отбирали из поверхностного слоя методом «конверта» (смешанная на площади 10 х 10 м) с глубины 0,0—0,2 м
