CC BY
22
УДК 504.53.054
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-12029
ЗАВИСИМОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СИНАНТРОПНЫХ РАСТЕНИЯХ ОТ УСЛОВИЙ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА УЛЬЯНОВСКА
А. В. Маркова, аспирант, Ульяновский государственный университет, [email protected];
С. В. Ермолаева, кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии, экологии и природопользования,
Ульяновский государственный университет, [email protected],
А. П. Гончаренко, аспирант, Ульяновский государственный университет, [email protected], Ульяновск, Россия
Результаты работ многих исследователей показали присутствие связи между химическим составом растений и элементным составом среды. Растения под воздействием экологического и генетического факторов способны в разной степени накапливать элементы [Ильин, 2006]. В условиях техногенного загрязнения экологический фактор становится приоритетным. Oбъeктaми изyчeния явили» пoчвы, pacпoлoжeнныe в черте г. Ульяновск, и произрастающее на них синантропное растение костёр (лат. Bromus).
Проведенные исследования показали, что наиболее загрязненным тяжелыми металлами районом является Ленинский. Менее загрязнены тяжелыми металлами За-свияжский и Железнодорожный районы. Наиболее молодым в плане использования территории в промышленных целях является Заволжский район и загрязнение тяжелыми металлами здесь наименьшее, относительно других районов города.
Синантропное растение — костёр (лат. Bromus) имеет барьерную функцию к кадмию, свинцу и цинку, а алюминий, кобальт, медь и никель способны накапливать и проявлять устойчивость к ним.
The results of many researchers' work have shown the presence of a connection between the chemical composition of plants and the elemental composition of the medium. The plants under the influence of ecological and genetic factors are able to accumulate elements to different degrees [Ilyin, 2006]. In the conditions of technogenic pollution, the environmental factor becomes a priority. The objects of the study were the leaves that were found in the city of Ulyanovsk, and the synanthropic plant of Brom us growing on them.
The studies have shown that the heaviest metal contaminated area is the Leninsky District. The Zasvijazhsky and Zheleznodorozhny Districts are less contaminated with heavy metals. The Zavolzhsky District is the youngest in terms of using the territory for industrial purposes and the pollution with heavy metals is the lowest here, relative to other areas of the city.
The synanthropic plant of Brom us has a barrier function to cadmium, lead and zinc, and aluminum, cobalt, copper and nickel are able to accumulate and exhibit resistance to them.
Ключевые слова: факторы среды, тяжелые металлы, синантропные растения, барьерная функция, устойчивость.
Keywords: environmental factors, heavy metals, synan-thropic plants, barrier function, stability.
Введение. Экологическая обстановка среды зависит от множества факторов. Для понимания процессов, происходящих в экосистемах, необходимо знание этих факторов. До последнего времени считалось бесспорным, что серьезные нарушения окружающей среды человек совершает в сфере именно производственной деятельности. Заводские и фабричные трубы являлись основным источником загрязнения воздуха, стоки промышленных предприятий — рек и прибрежных морских вод. Хотя в начале XXI в. транспорт и непроизводственная деятельность потеснили промышленность в шкале загрязнителей, все же промышленное и сельскохозяйственное производство остаются одними из главных источников ухудшения окружающей среды.
Хозяйственная деятельность человека способствует поступлению в окружающую среду различных веществ, способных под влиянием условий среды изменять химическую активность. К этим веществам относятся в том числе тяжелые металлы.
Достаточно большое количество элементов соответствует определению «тяжелые металлы», однако, как загрязняющие вещества, соединения этих элементов далеко не равнозначны. Важными условиями для определения категории тяжелых металлов являются их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях и способность к аккумуляции.
Результаты работ многих исследователей показали присутствие связи между химическим составом растений и элементным составом среды [1]. В зависимости от условий окружающей среды экологический фактор является приоритетным в формировании химического состава растений [2]. Некоторые виды растений накапливают высокие концентрации тяжелых металлов и проявляют устойчивость к ним, другие растения пользуются своими барьерными функциями, таким образом, снижая поступление тяжелых металлов.
Химические элементы, поглощаемые растениями из почвы в разных количествах, играют существенную роль в регулировании биохимических и физиологических процессов в растительном организме. Значение тяжелых металлов для физиологии растений существенно различается. В ис-
□ Суммарный показатель загрязнения, мл/кг
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Проба Проба Проба Проба Проба Проба Проба Проба № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 № 7 № 8
Рис. 1. Степень загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения
следованиях многочисленных авторов приводятся различные значения нормальных концентраций микроэлементов в растениях.
Показателями уровня загрязненности почв являются коэффициент концентрации химического вещества и суммарный показатель загрязнения.
Результаты исследования. Почвенные исследования проводились нами на всей территории г. Ульяновска.
Объектами изучения являлись почвы, расположенные в городской черте. Для более детального определения морфологических особенностей, свойств и плодородия было заложено восемь разрезов на основных типах почв, которые имеют наибольшее распространение в г. Ульяновске. Места расположения участков отбора проб почвы и растений синантропов костёр (лат. Вготш) приведены в таблице 1.
Для определения валового содержания ТМ почвенные пробы подвергались анализу на спек-троскане МАК8 GV, а также на атомно-эмис-сионном спектрометре с индуктивно-связанной
плазмой ICAP-6000. Подготовку проб проводили методом микроволнового разложения на приборе MARS 5.
По ориентировочной оценочной шкале опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Zc) почвы Заволжского района характеризуются как допустимые по категории загрязнения почв. Категория загрязнения почв Засвияжского и Железнодорожного районов характеризуется как умеренно опасная, а почвы Ленинского района — опасная (рис. 1).
Почва является основой жизни на Земле, частью окружающей человека природной среды. Писатель и агроном Сергей Залыгин писал, что уникальный плодородный слой земли — едва ли не главное чудо нашей планеты. В отличие от воздуха и тем более воды (имеющих способность к самоочищению и самовосстановлению), почва необратимо преображается под воздействием антропогенной деятельности. Тяжелые металлы образуют труднорастворимые соединения, взаимодействуя с гумусом, что приводит к их накоплению в почве. Тяжелые металлы прочно связываются в верхнем слое и под воздействием различных факторов мигрируют на большие расстояния.
Содержание алюминия, кобальта, меди, марганца и цинка в растениях костёр таково, что наименьшее содержание элементов в растениях Заволжского района, а наибольшее — в растениях, отобранных в Ленинском районе (табл. 2). Пробы растений, отобранные в Железнодорожном и Засвияжском районах, содержат одинаковое количество алюминия. Содержание алюминия, кобальта, меди и никеля доказывает наличие устойчивости к загрязнению этими элементами у растения костёр (лат. Bromus).
Заключение. Проведенные исследования показали, что наиболее загрязненным тяжелыми металлами районом является Ленинский, так как
Таблица 1
Наименования объектов и места расположения участков отбора проб почвы и растений синантропов костёр (лат. Br6mus)
№ пробы Наименование объекта Место расположения участка отбора пробы
1 Заволжский район 500 м от Ульяновской ТЭЦ-2, Димитровградское шоссе (54.341922, 48.619554)
2 Заволжский район 75 м от президентского моста, Ул. Нахимова (54.336706, 48.525484)
3 Железнодорожный район 180 м от Татнефть АЗС, ул. Локомотивная (54.286796, 48.362346)
4 Железнодорожный район 22 м от автомойки ул. Хрустальная (54.273621, 48.331390)
5 Ленинский район 80 м от перекрестка ул. Карла Маркса и ул. Марата, ул. Карла Маркса (54.320629, 48.392187)
6 Ленинский район 146 м от перекрестка ул. Льва Толстого и ул. Железной Дивизии, ул. Льва Толстого (54.311885, 48.390013)
7 Засвияжский район 108 м от Лукойл АЗС, ул. Московское шоссе (54.293111, 48.268544)
8 Засвияжский район Зап. Бульвар (54.307367, 48.324361)
30
№ 2, 2019
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в растениях синантропах костер (лат. Br6mus) мг/50 г
Тяжелые металлы Проба № 1 Проба № 2 Проба № 3 Проба № 4 Проба № 5 Проба № 6 Проба № 7 Проба № 8
Al 46,7 47,7 70,9 69,8 71,9 70,3 84,7 82,8
Cd 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
Co 0,02 0,02 0,05 0,04 0,05 0,03 0,06 0,06
Cu 4,01 4,31 5,7 5,37 6,38 6,11 8,11 9,9
Mn 69,2 69,1 22,1 31,6 25,1 23,0 92 90,8
Ni 2,22 1,96 2,30 2,32 2,24 1,63 1,1 1,92
Pb 1,69 1,06 2,76 1,03 0,52 2,13 0,77 0,29
Zn 9,6 16,9 20,58 21,79 22,42 20,77 26,5 24,55
в этом районе множество старых промышленных предприятий и большая проходимость автомобильного транспорта. Ленинский район отличается высокой плотностью застройки старого города. На ул. Урицкого присутствует одна крупная производственная зона. В Ленинском районе также расположены такие крупные предприятия, как ОАО «Контактор», ОАО «Утес», ОАО «Искра», которые значительно влияют на загрязнение городских почв ТМ. Предприятия ОАО «Контактор» и ОАО «Утес» расположены в центральной части города и окружены жилой зоной.
Менее загрязнены тяжелыми металлами За-свияжский и Железнодорожный районы. В Железнодорожном районе промышленные предприятия, которые являются самыми крупными источниками загрязнения почв, расположены на
ул. Локомотивной и на проспекте Гая. В Засви-яжском районе крупной производственной зоной является промзона на Московском шоссе, где расположены такие предприятия, как ОАО «Ульяновский автомобильный завод», «Механический завод», Ульяновский завод тяжелых станков, ООО УНП «Вторчермет» и др.
Наиболее молодым в плане использования территории в промышленных целях является Заволжский район и загрязнение тяжелыми металлами здесь наименьшее относительно других районов города.
Синантропное растение — костёр (лат. Вготш) имеет барьерную функцию к кадмию, свинцу и цинку, а алюминий, кобальт, медь и никель способны накапливать и проявлять устойчивость к ним.
Библиографический список
1. Ильин В. Б. Тяжелые металлы в системе почва—растение. Новосибирск: Наука, 2006. 150 с.
2. Полевой В. В. Физиология растений. — М.: Высшая школа, 2008. 464 с.
3. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. С.-П.: ВО Агропромиздат, 2010. 140 с.
4. Абуталыбов М. Т. Значение микроэлементов в растениеводстве. Баку: Кн. Изд-во, 2006. 252 с.
5. Стебаев И. В., Пивоварова Ж. Ф., Смоляков Б. С., Неделькина С. В. Общая биогеосистемная экология. — Новосибирск: Наука, 2003. 288 с.
DEPENDENCE OF HEAVY METALS CONTENT IN SYNANTHROPIC PLANTS IN THE CONDITIONS OF TECHNOGENIC POLLUTION OF SOILS: A CASE STUDY OF THE CITY OF ULYANOVSK
A. V. Markova, graduate student, "Ulyanovsk State University", [email protected];
S. B. Ermolaeva, Ph. D. (Biology), Associate Professor of the Department of Biology, Ecology and Nature Management, Ulyanovsk State University, [email protected];
A. P. Goncharenko, postgraduate student, Ulyanovsk State University, [email protected]. Ulyanovsk, Russia References
1. Il'inV. B. Tyazhelyye metally v sisteme pochva-rasteniye. [Heavy metals in the soil-plant system]. Novosibirsk, Nauka, 2006. P. 150. [in Russian]
2. Polevoy V. V. Fiziologiya rasteniy. [Plant Physiology]. Moscow, Vysshaya shkola. 2008. P. 464. [in Russian]
3. Alekseev Yu. V. Tyazhelyye metally v pochvakh i rasteniyakh. [Heavy metals in soils and plants]. Saint Petersburg, VO Agro-promizdat, 2010. P. 140. [in Russian]
4. Abutalybov M. T. Znacheniye mikroelementov v rasteniyevodstve. [The value of trace elements in crop production]. Baku, Kn. Izd-vo, 2006. P. 252. [in Russian]
5. Stebayev I. V., Pivovarova Zh. F., Smolyakov B. S., Nedel'kina S. V. Obshchaya biogeosistemnaya ekologiya. [General bio-geosystem ecology]. Novosibirsk, Nauka. 2003. P. 288. [in Russian]
