Ионы свинца в растениях
Содержание свинца в растениях обычно невелико: около 0,001–0,002% (от массы золы), или 5 мг/кг. Верхний порог концентрации свинца не установлен. По мере роста растений свинец перераспределяются по их органам: корни → стебли → плоды и семена.
В небольших количествах свинец необходим для растительного организма. Его дефицит возникает при содержании в надземной части 2–6 мкг/кг сухого вещества.
Ионы свинца в небольших концентрациях (содержание в листьях ячменя и овса хлорофилла и на интенсивность фотосинтеза.
Высокие концентрации свинца (> 800 мг/кг субстрата) приводят к заметному ингибированию скорости фотосинтеза и снижению содержания хлорофилла.
Избыток свинца ингибирует дыхание, фотосинтез, снижает поступление цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции.
Предельно допустимой концентрацией (ПДК) свинца для почв в Украине и России является 30 мг/кг. При содержании в почве 100–500 мг/кг свинца наблюдается скручивание старых листьев. Менее устойчивы к его избытку злаки, устойчивы – бобовые растения.
Наименее стойкими к загрязнению свинцом растениями являются виды клена, лук репчатый и ежа сборная. Концентрация свинца выше 10 мг/кг сухой массы является токсичной для большинства культурных растений.
В то же время сообщается, что даже в присутствии достаточно высокой концентрации солей свинца – 1000 мг/кг – растения ячменя и овса оказались способными переходить к генеративному развитию и в дальнейшем формировать полноценные семена, хотя, очевидно, и в меньшем количестве.
Содержание свинца в растениях, растущих по краям автострад, почти в 10 раз превышает его обыкновенное содержание в растениях, причем абсорбция свинца происходит из воздуха, а не из почвы. В сухую погоду свинец накапливается на поверхности растений, после обильных дождей значительная часть (до половины) смывается.
Высокое содержание свинца в воздухе часто служит причиной летнего листопада деревьев (но при этом, концентрируя свинец, деревья интенсивно очищают воздух).
Цветки мака под воздействием повышенных доз свинца и цинка приобретают махровость.
Растениями–концентраторами свинца являются лещина обыкновенная Corylus avellana L., Betulaceae и ель европейская Picea abies (L.) H.Karst., Pinaceae.
Растениями–индикаторами повышенного содержания свинца являются:
• седмичник европейский Trientalis europaea L., Primulaceae;
• одуванчик лекарственный Taraxacum officinale Webb, Asteraceae;
• пузыреплодник калинолистный Physocarpus opulifolia (L.) Maxim., Rosaceae;
• вяз приземистый Ulmus pumila L., Ulmaceae;
• береза плосколистная Betula platyphylla Sukaczev., Betulaceae.
Лекарственные растения, содержащие свинец:
• виды полыни Artemisia L., Asteraceae (трава);
• зопник Регеля Phlomis regellii M. Pop., Lamiaceae (трава);
• лебеда раскидистая Atriplex patula L., Chenopodiaceae (трава);
• таволга зверобоелистная Spiraea hypericifolia L., Rosaceae (кора, побеги, листья);
• жимолость монетолистная Lonicera nummularifolia Jaub. et Spach., Caprifoliaceae (листья, цветки);
• василек раскидистый Centaurea diffusa Lam., Asteraceae (соцветия);
• боярышник туркестанский Crataegus turkestanica Pojark., Rosaceae (цветки, плоды);
• вишня тянь-шаньская Cerasus tianschanica Pojark., Rosaceae (плоды).
Источник
Влияние ионов свинца на почву и растения
Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.
Причины летнего листопада – высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. В течении вегетативного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л. бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является клен, а наиболее восприимчивы орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к автомобильным магистралям, на 30-60 % “металличнее”. Хвоя ели и сосны обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его накапливает и не обменивает с окружающей средой.
Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники и доводят его концентрацию до 64,76 частей на миллион соответственно. А вот более знакомые нам овес и клевер уже при концентрации свинца 50 частей на миллион начинают замедлять рост и урожайность снижается.
Исследователи изучили процесс накопления свинца в почве. Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов.
поступление металла в почву с газопылевыми выбросами
Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или пропускают через себя с фильтровыми водами.
Установлено, что в слое глубиной до 5 см свинец накапливается более интенсивно, чем медь, молибден, железо, никель и хром. И это печально, поскольку из всего этого ряда свинец – самый ядовитый. Ученые изучали почву и растительность в районах расположения свинцово-цинкового завода и завода по производству аккумуляторов. И, конечно же, свинец в почве обнаружили в количествах, превышающих раз в 40-50 среднее. При такой “подкормке” растения “свинцевеют”. Отмечено интересная особенность растений – различных своих частях накоплять различное количество свинца. Например, салат и сельдерей в листьях накапливают значительно больше свинца, чем в корнях, а морковь и одуванчик – наоборот.
Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу; например, отмечают большое содержание свинца в картофеле.
Выявили интересную особенность репчатого лука. Оказалось, что на фоновых участках он содержит свинца всего 0,07 частей на 1 млн. частей сухого вещества. На придорожных участках его концентрация гораздо меньше, но степень возрастания этой концентрации десятикратная. Так что и у репчатого лука “свинцовые фильтры” не вполне надежны. Но вот, что особенно странно: зеленый лук и ежа сборная оказались самыми устойчивыми к накоплению свинца из всех изученных растений; содержание свинца в них не превышало 4 частей на 1 млн.
Водное растение эйхорния, которое преимущественно произрастает в Америке, удивило ученых своим свойством жадно поглощать всяческую “химию”, в частности свинец. Эйхорния оказалась великолепным работником по очистке водоема от химических соединений, причем работает она очень быстро. Это объясняется тем, что у эйхорнии длинные, разветвленные корни. Заметим, что поглощая большие количества свинца, сама эйхорния остается здоровой. Оказалось, что и после насыщения ядами эйхорния может быть полезна. Её подвергают газификации и получают газ, по свойствам близкий к природному. А из золы извлекают металлы: свинец, ртуть, кадмий.
Но, пожалуй, рекордсменом среди растений по стойкости к соединениям свинца являются дрожжи. Биологи утверждают, что дрожжи могут поглощать огромные количества свинца в виде уксуснокислой соли – до 15 тысяч частей на миллион частей веса дрожжей – без всякого угнетения обмена веществ. Так может быть дрожжи помогут в борьбе с загрязнением солями свинца? Хлористый и йодистый свинец угнетают брожение. Однако, повторяю, дрожжи – рекордсмен по “свинцовостойкости”. Увы! Этим замечательным свойством обладают не все растения.
В ничтожном количестве свинец необходим живым организмам. Растительность суши вовлекает в биологический круговорот ежедневно 70-80 тыс. т свинца. Содержание его в растениях обычно не значительные: примерно 1-2 тысячных долей % от веса золы. Верхний порог концентраций свинца для растений пока не установлен. Воды рек выносят в год 17-18 тыс.т свинца, что примерно в 200 раз меньше количества выплавляемого металла. Техногенное рассеяние свинца происходит интенсивно.
Источник