CC BY
10Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
УДК 577.47: 546.49. 575.2 https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/08
AGRIS F40
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В РАСТЕНИЯХ БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ТЕРРИТОРИИ АЙДАРКЕН
©Иматали кызы К., ORCID: 0000-0002-7968-3902, SPIN-код: 1460-6725, канд. биол. наук, Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызстан, [email protected]
ANALYSIS OF MERCURY CONTENT IN PLANTS OF BIOGEOCHEMICAL TERRITORY AYDARKEN
©Imatali kyzy K., ORCID: 0000-0002-7968-3902, SPIN-code: 1460-6725, Ph.D., Osh State University, Osh, Kyrgyzstan, [email protected]
Аннотация. Ртуть — легко летучий химический элемент. Для нее характерна высокая геохимическая подвижность в различных природных процессах. Она относится к высокотоксичным химическим элементам I класса. Токсичность ее зависит от вида химических соединений и величины концентрации. Минерализация проб растений проводились с использованием микроволновой системы «Минотавр-2», и концентрация ртути определена на атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915. Концентрация ртути больше максимального допустимого уровня во всех исследованных пробах растений. Коэффициент биологического поглощения ртути для Artemisia tenuisecta Nevski колебалось от 0,008 до 0,100. Изучена зависимость между содержанием ртути в почвах и растениях, и были рассчитаны коэффициенты корреляции. Наибольшей устойчивости к токсическому действию ртути обладают растения рода Artemisia.
Abstract. Mercury is a highly volatile chemical element. It is characterized by high geochemical mobility in various natural processes. It belongs to the class I highly toxic chemical elements. Its toxicity depends on the type of chemical compounds and the concentration. Mineralization of plant samples was carried out using a microwave system Minotaur-2, and the concentration of mercury was determined on an MGA-915 atomic absorption spectrometer. The mercury concentration is above the maximum allowable level in all studied plant samples. The coefficient of biological absorption of mercury for Artemisia tenuisecta Nevski ranged from 0.008 to 0.100. The relationship between mercury content in soils and plants was studied and correlation coefficients were calculated. Plants of the genus Artemisia have the highest resistance to the toxic effects of mercury.
Ключевые слова: ртуть, коэффициент поглощения, корреляция.
Keywords: mercury, absorption coefficient, correlation.
Введение
Ртуть относится к 1 классу опасности и выделяется в качестве приоритетного загрязнителя компонентов окружающей среды по своему фактическому и потенциально возможному негативному воздействию на экосистему и человека. В биогеохимическом цикле ртути растения имеют огромное значение, так как являются важнейшим
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
промежуточным звеном, через которых токсичный металл переходят из почвы, воды и воздуха в организм животных и человека и накапливаясь в них вытесняют жизненно необходимые элементы [1-3].
Недостаток или избыток химических элементов в окружающей среде, вызывают у растений нарушения обмена веществ, морфологические, физиологические, в некоторых случаях мутационные изменения. По мнению ряда известных ученых биогеохимиков, главной причиной возникновения различных изменений, чаще вредных, у растений, животных и человека, является загрязнение основных объектов биосферы (почвы, воды, атмосферы) [4, 5].
В работах G. N. Mhathre, S. B. Chaphekar [6] описаны повреждения у растений, вызванные при содержании ртути в питающем растворе в количестве 1 мкг/кг. При высоком концентрации ртути и отравлении происходит задержка роста всходов и развития корней, угнетение фотосинтеза, снижение урожайности. Также можно говорить о толерантности высших растений к ртути.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в течение 5 лет (2013-2017 гг.). Отбор проб растений проводили на 8 участках по определенным маршрутам: №1 участок (РПА 1) — территория хвостохранилища, №2 участок (РПА 2) — верхняя часть хвостохранилища, №3 и №4 участки (РПА3) — нижние части хвостохранилища, №5 участок (РПА 5) — территория металлургического завода, №6 участок (РПА 6) — 1 км от металлургического завода, №7 участок (РПА 7) — восточная граница города Айдаркен, №8 участок (РПА 8) — территория перевала Айдаркен.
Пробы растений просушивались в закрытом помещении при температуре 20-25°С, а затем измельчались на кофейной мельнице. Минерализацию образцов растений осуществляли с использованием микроволновой системы — «Минотавр -2» в лаборатории биогеохимии Института биологии НАН КР. Содержание ртути определено на атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915, разработанном ООО «ЛЮМЭКС» г. Санкт-Петербурга.
Результаты и обсуждение
Исследуемая территория весной характеризуется полынно-эфемероидной ассоциацией, в основном произрастают ксерофиты [7]. В основном встречаются Artemisia tenuisecta Nevski и Artemisia porrecta Krasch. ex Poljakov. Ранней весной развиваются эфемеры и эфемероиды. Также здесь произрастают следующее виды растений: Onobrychis arenaria subsp. arenaria (Kit.) DC. (= O. ferganica), Galium verum L., Mentha asiatica Boriss., Veronica argute-serrata Regel & Schmalh. (= V. karatavica Pavlov ex Nevski), Achillea arabica Kotschy (= A. biebersteinii Afan. = A. micrantha M. Bieb., 1808).
Позднее весенний ландшафт сменяется летне-осенним, когда преобладают Artemisia tenuisecta Nevski, A. porrecta Krasch. ex Poljakov, Chondrilla lejospemna Kar. et Kir., Centaurea squarrosa Willd., C. iberica Trevis. ex Spreng., Ephedra equisetina Bunge, Echinops maracandicus Bunge и др.
Проводились анализы надземных органов растений. В качестве объекта исследования были выбраны растения рода Artemisia, поскольку они встречаются во всех исследованных участках.
По результатам анализов, содержание ртути в Artemisia tenuisecta Nevski больше максимально допустимого уровня (МДУ=0,1 мг/кг) на всех участках.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
Высокая концентрация отмечена на территории металлургического завода — в 74,5 раз больше МДУ (2013 г.), (Рисунок 1). Более низкие концентрации ртути отмечалось на участке №8 (условно-контрольный участок).
8
я
& 5
Л «
Sí4
ÉT
Щ о 3
я к о
* 2
7,45
1,75
0,73 0,83 0,81
ínL11п|П
0,27
1
2,61
0,78
НИ и II
2,11
0,64 0,74
0,068
РПА 1 РПА 2 РПА 3 РПА 4 РПА 5 РПА 6 РПА 7 РПА 8 2013 Ш2014 Ш2015 2016 2017 Код пробы
7
6
Рисунок 1. Содержание ртути в Artemisia tenuisecta Nevski по участкам
Для характеристики процессов прямой зависимости между содержанием изучаемого металла в почвах и растениях были рассчитаны коэффициент корреляции. Коэффициент корреляции уровня ртути в системе «растение-почва» для Artemisia tenuisecta Nevski был равен +0,33. Более высокие значения коэффициента корреляции наблюдалось у Ziziphora clinopodioides subsp. clinopodioides (= Z. brevicalyx Juz.) — +0,93, произрастающего на участке №8.
8 7 6 5 4 3 2 1 0
0
y = 0,0027x + 0,5761 R2 = 0,1133 ♦
100
200
300
400
500
600
Hg в почве, мг/кг
Рисунок 2. Зависимость между концентрациями ртути в почвах и Artemisia tenuisecta Nevski
® I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
В работах Б. М. Дженбаева [5] изучен коэффициент биологического поглощения в условиях Хайдаркена для системы «почва-растения», он равен 1,21.
Согласно работам Т. Я. Ашихминой и С. Г. Скугоревой [8] с увеличением концентрации элемента в почве КБП надземными органами растений снижается. По нашим результатам исследования, коэффициент биологического поглощения ртути для Artemisia tenuisecta Nevski колебалось от 0,008 до 0,1, что показали при низкой концентрации ртути в почве КБП увеличивается, например, при концентрации 8,14 мг/кг ртути в почве (РПА 4) КБП Artemisia tenuisecta Nevski равен 0,1. При концентрации ртути в почвах от 26 до 48 мг/кг КБП равен 0,01.
Выводы
Высокий показатель концентрации ртути Artemisia tenuisecta Nevski установлен в районе металлургического завода.
Наиболее высокие значения коэффицента корреляции наблюдалось в растениях произрастающих в условно-контрольном участке.
Установлен коэффициент биологического поглощения для системы «почва-растения», и оно колебалось от 0,008 до 0,100.
Полученные результаты позволяют предположить, что наибольшей устойчивости к токсическому действию ртути обладают растения рода Artemisia.
Список литературы:
1. Ильин В. Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение. Новосибирск, 2012. 220 с.
2. Кабата-Пендиас А. Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989.
439 с.
3. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Ленинград: Агропромиздат, 1987. 142 с.
4. Ермаков В. В. Биогенная миграция и детоксикация ртути // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: Материалы 1 международного симпозиума (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М., 2010. С. 5-14.
5. Дженбаев Б. М. Геохимическая экология наземных организмов. Бишкек: Илим, 2009.
242 с.
6. Mhatre G. N., Chaphekar S. B. Response of young plants to mercury // Water, Air, and Soil Pollution. 1984. V. 21. №1. P. 1-8. https://doi.org/10.1007/BF00163606
7. Иматали К. К., Дженбаев Б. М. Биогеохимические миграции ртути в провинции айдаркен (Кыргызстан) // Экологический вестник Северного Кавказа. 2020. Т. 16. №4. С. 6265.
8. Ашихмина Т. Я., Скугорева С. Г. Аккумуляция ртути растениями из техногенно-нарушенных почв в пойме р. Вятки // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: 2 Международный симпозиум. Новосибирск, 2015. С. 35-38.
References:
1. Il'in, V. B. (2012). Tyazhelye metally i nemetally v sisteme pochva-rastenie. Novosibirsk. (in Russian).
2. Kabata-Pendias, A. & Pendias, Kh. (1989). Mikroelementy v pochvakh i rasteniyakh. Moscow. (in Russian).
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
3. Alekseev, Yu. V. (1987). Tyazhelye metally v pochvakh i rasteniyakh. Leningrad. (in Russian).
4. Ermakov, V. V. (2010). Biogennaya migratsiya i detoksikatsiya rtuti. In Rtut' v biosfere: ekologo-geokhimicheskie aspekty: Materialy 1 mezhdunarodnogo simpoziuma, Moscow, 5-14.
5. Dzhenbaev, B. M. (2009). Geokhimicheskaya ekologiya nazemnykh organizmov. Bishkek. (in Russian)
6. Mhatre, G. N., & Chaphekar, S. B. (1984). Response of young plants to mercury. Water, Air, and Soil Pollution, 21(1), 1-8. https://doi.org/10.1007/BF00163606
7. Imatali, K. K., & Dzhenbaev, B. M. (2020). Biogeokhimicheskie migratsii rtuti v provintsii aidarken (Kyrgyzstan). Ekologicheskii vestnik Severnogo Kavkaza, 16(4), 62-65. (in Russian).
8. Ashikhmina, T. Ya., & Skugoreva, S. G. (2015). Akkumulyatsiya rtuti rasteniyami iz tekhnogenno-narushennykh pochv v poime r. Vyatki. In Rtut' v biosfere: ekologo-geokhimicheskie aspekty: 2Mezhdunarodnyi simpozium, Novosibirsk, 35-38. (in Russian).
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 26.09.2022 г. 09.10.2022 г.
Ссылка для цитирования:
Иматали кызы К. Анализ содержания ртути в растениях биогеохимической территории Айдаркен // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8. №11. С. 63-67. https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/08
Cite as (APA):
Imatali kyzy, K. (2022). Analysis of Mercury Content in Plants of Biogeochemical Territory Aydarken. Bulletin of Science and Practice, 5(11), 63-67. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/08
® I
