5.2.3 Накопление тяжелых металлов в растениях
Накопление растениями тяжелых металлов осуществляется корнями из почвы и непосредственно из атмосферы. Например, загрязнение растений атмосферным кадмием составляет 20 – 60% от всего его содержания в растениях. Свинец в основном поступает через корни, тем не менее, и он способен поглощаться через листья. Накопление атмосферного свинца у растений вблизи автомобильных дорог может достигать до 40% от его общего количества в растениях. Основное количество свинца сосредоточено в вегетативных органах, а в репродуктивных накапливается до 7% от общего количества. Кинетика поглощения тяжелых металлов определяется двумя последовательными процессами, заключающимися в проникновении в свободное пространство и поступлении их внутрь клетки. Соотношение между количеством ионов в свободном пространстве и внутри клеток зависит как от продолжительности поглощения, так и от вида ионов. Поглощение тяжелых металлов растениями является энергетически независимым процессом, в то время как их транспорт в растительной клетке – энергетически зависимым. Поглощение корнями осуществляется через преодоление мембраны клеточной оболочки и прохождение через плазмалемму, цитоплазму и тонопласт аноплазматическим и симплазматическим методами.
В живых организмах тяжелые металлы играют двоякую роль. В малых количествах они входят в состав биологически активных веществ, регулирующих нормальный ход жизнедеятельности организмов. Нарушение концентраций, в результате техногенного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, приводит к отрицательным последствиям для живых организмов. Тяжелые металлы условно делятся на фитотоксичные и токсичные для человека и животных. К фитотоксичным относятся, прежде всего, медь, никель и цинк. Одни и те же металлы оказывают неодинаковое действие на различные виды растений. По способности аккумуляции тяжелых металлов различными культурами установлены следующие ряды:
овес — Ni > Cu > Co > Cr > Zn > Mn; пшеница — Cd > Ni > Cu > Zn; рожь — Zn > Cd > Pb > Cu; картофель — Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > Mn.
Поступление и накопление тяжелых металлов в растениях определяется способностью вида поглощать и накапливать металлы и наличием физиолого-биохимических защитных механизмов. В растениях ячменя, например, количество свинца возрастает с увеличением содержания его в почве. При его высоком уровне в почве свинец накапливается в больших количествах в вегетативных органах и на порядок меньше – в репродуктивных. В значительной мере токсичность свинца проявляется на кислых почвах и заметно снижается при их известковании, применении органических и минеральных удобрений. Наибольшее количество меди поглощают картофель, гречиха и морковь. Большая часть кадмия в зерновых культурах сосредоточена в корнях и значительно меньше – в зерне. Повышенное содержание этого элемента в растениях сопровождается покраснением и хлорозом листьев. Содержание хрома в растениях невелико и обычно составляет около 0,0005 мг/кг. Основное его количество содержится в корневой системе. Обычно многолетние растения содержат ртути значительно больше, чем однолетние культуры. Однако, например, надземные органы картофеля и подсолнечника, содержат этого металла в два – три раза больше, чем зерновые культуры. Кислотно-основные свойства и содержание гумуса является главными показателями, определяющими характер поведения тяжелых металлов в почве, их доступность растениям. Токсичные для растений концентрации тяжелых металлов, в зависимости от свойств почв, могут варьировать в значительных пределах. К сожалению, сегодня не достаточно накоплено фактического материала по тяжелым металлам, их токсичности, предельно допустимым концентрациям и так далее. Задачей наших исследований было получение достоверной информации о накоплении тяжелых металлов в почве и растениях в местах интенсивного движения автотранспорта. Выявить влияние интенсивности движения автотранспорта на количественное и качественное содержание тяжелых металлов в почве, растениях и сельскохозяйственной продукции. Получить достоверную информацию о степени загрязнения окружающей среды в городе Балашове и поселках Балашовского района.
Для сравнения и оценки качественного и количественного содержания тяжелых металлов в растениях в качестве объекта исследований было взято одно из самых распространенных растений, произрастающих на всех пробных площадках города Балашова и поселках Балашовского района – клевер луговой (TrifoliumpratenseL.). Опытные образцыT.pratenseL. отбирались на тех же пробных площадях, где и образцы почв для определения количественного и качественного состава тяжелых металлов в различных районах города Балашова, на территории Балашовского лесхоза и в поселках Барки, Пады, Рассказань и Красная Кудрявка, расположенных в Балашовском районе. А также в районе организации ООО «Балашов-зерно», являющейся одним из основных поставщиков сельскохозяйственной продукции для города и района.
Результаты исследований отражены в приложении, табл. П.18. Накопление тяжелых металлов в TrifoliumpratenseL. с 2001 г. по 2005 г. в городе Балашове и поселках Балашовского района отражено в табл. 5.23 и на рис. 5.13.
Таблица 5.23 —Содержание тяжелых металлов в Trifolium pratense L.,мг/кг сухого вещества, среднее значение в 2001г. и 2005 г.
Район взятия образцов и интенсивность движения автотранспорта, машин в час
Источник
5.2.3 Накопление тяжелых металлов в растениях
Накопление растениями тяжелых металлов осуществляется корнями из почвы и непосредственно из атмосферы. Например, загрязнение растений атмосферным кадмием составляет 20 – 60% от всего его содержания в растениях. Свинец в основном поступает через корни, тем не менее, и он способен поглощаться через листья. Накопление атмосферного свинца у растений вблизи автомобильных дорог может достигать до 40% от его общего количества в растениях. Основное количество свинца сосредоточено в вегетативных органах, а в репродуктивных накапливается до 7% от общего количества. Кинетика поглощения тяжелых металлов определяется двумя последовательными процессами, заключающимися в проникновении в свободное пространство и поступлении их внутрь клетки. Соотношение между количеством ионов в свободном пространстве и внутри клеток зависит как от продолжительности поглощения, так и от вида ионов. Поглощение тяжелых металлов растениями является энергетически независимым процессом, в то время как их транспорт в растительной клетке – энергетически зависимым. Поглощение корнями осуществляется через преодоление мембраны клеточной оболочки и прохождение через плазмалемму, цитоплазму и тонопласт аноплазматическим и симплазматическим методами.
В живых организмах тяжелые металлы играют двоякую роль. В малых количествах они входят в состав биологически активных веществ, регулирующих нормальный ход жизнедеятельности организмов. Нарушение концентраций, в результате техногенного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, приводит к отрицательным последствиям для живых организмов. Тяжелые металлы условно делятся на фитотоксичные и токсичные для человека и животных. К фитотоксичным относятся, прежде всего, медь, никель и цинк. Одни и те же металлы оказывают неодинаковое действие на различные виды растений. По способности аккумуляции тяжелых металлов различными культурами установлены следующие ряды:
овес — Ni > Cu > Co > Cr > Zn > Mn; пшеница — Cd > Ni > Cu > Zn; рожь — Zn > Cd > Pb > Cu; картофель — Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > Mn.
Поступление и накопление тяжелых металлов в растениях определяется способностью вида поглощать и накапливать металлы и наличием физиолого-биохимических защитных механизмов. В растениях ячменя, например, количество свинца возрастает с увеличением содержания его в почве. При его высоком уровне в почве свинец накапливается в больших количествах в вегетативных органах и на порядок меньше – в репродуктивных. В значительной мере токсичность свинца проявляется на кислых почвах и заметно снижается при их известковании, применении органических и минеральных удобрений. Наибольшее количество меди поглощают картофель, гречиха и морковь. Большая часть кадмия в зерновых культурах сосредоточена в корнях и значительно меньше – в зерне. Повышенное содержание этого элемента в растениях сопровождается покраснением и хлорозом листьев. Содержание хрома в растениях невелико и обычно составляет около 0,0005 мг/кг. Основное его количество содержится в корневой системе. Обычно многолетние растения содержат ртути значительно больше, чем однолетние культуры. Однако, например, надземные органы картофеля и подсолнечника, содержат этого металла в два – три раза больше, чем зерновые культуры. Кислотно-основные свойства и содержание гумуса является главными показателями, определяющими характер поведения тяжелых металлов в почве, их доступность растениям. Токсичные для растений концентрации тяжелых металлов, в зависимости от свойств почв, могут варьировать в значительных пределах. К сожалению, сегодня не достаточно накоплено фактического материала по тяжелым металлам, их токсичности, предельно допустимым концентрациям и так далее. Задачей наших исследований было получение достоверной информации о накоплении тяжелых металлов в почве и растениях в местах интенсивного движения автотранспорта. Выявить влияние интенсивности движения автотранспорта на количественное и качественное содержание тяжелых металлов в почве, растениях и сельскохозяйственной продукции. Получить достоверную информацию о степени загрязнения окружающей среды в городе Балашове и поселках Балашовского района.
Для сравнения и оценки качественного и количественного содержания тяжелых металлов в растениях в качестве объекта исследований было взято одно из самых распространенных растений, произрастающих на всех пробных площадках города Балашова и поселках Балашовского района – клевер луговой (TrifoliumpratenseL.). Опытные образцыT.pratenseL. отбирались на тех же пробных площадях, где и образцы почв для определения количественного и качественного состава тяжелых металлов в различных районах города Балашова, на территории Балашовского лесхоза и в поселках Барки, Пады, Рассказань и Красная Кудрявка, расположенных в Балашовском районе. А также в районе организации ООО «Балашов-зерно», являющейся одним из основных поставщиков сельскохозяйственной продукции для города и района.
Результаты исследований отражены в приложении, табл. П.18. Накопление тяжелых металлов в TrifoliumpratenseL. с 2001 г. по 2005 г. в городе Балашове и поселках Балашовского района отражено в табл. 5.23 и на рис. 5.13.
Таблица 5.23 —Содержание тяжелых металлов в Trifolium pratense L.,мг/кг сухого вещества, среднее значение в 2001г. и 2005 г.
Район взятия образцов и интенсивность движения автотранспорта, машин в час
Источник