Экология /6 Экологический
мониторинг
Тонюк М.Л., Россихин В.В., Шейко А.О.,
Ядрушкина В.Ю., Ятченко А.С.
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В
РАСТЕНИЯХ КРИВОРОЖСКОГО БАССЕЙНА
Растительная пища является
основным источником поступления тяжелых
металлов (ТМ) в организм человека и животных. По разным данным (И. Панин, 2000;
А. Ильин, Ф. Сысо, 2001), с ней поступает от 40 до 80 % ТМ, и только 20-40 % -
с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых
в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения.
Химический состав растений,
как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление ТМ
растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. В
своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами ТМ,
количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако,
способность почв связывать и инактивировать ТМ имеет свои пределы, и когда они
уже не справляются с поступающим потоком металлов, важное значение
приобретает наличие у самих растений физиолого-биохимических механизмов,
препятствующих их поступлению.
Механизмы устойчивости
растений к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды
способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность;
другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих
барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются
корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующий – стебли и листья,
и, наконец, последний – органы и части растений, отвечающие за
воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корне- и
клубнеплоды и др.). Уровень накопления ТМ разными растениями в зависимости от
их генетических и видовых особенностей при одинаковом содержании ТМ в почвах
наглядно иллюстрируется полученными данными, представленными в таблице 1.
Таблица 1.
Содержание свинца и цинка в огородных культурах,
выращенных на
техногенно загрязненной почве, мг/кг сырой массы
(приусадебный участок,
г. Кривой Рог, Украина.)
|
Культура (орган
растения) |
Zn |
Pb |
|
Томат (плод) |
2,3 |
0,09 |
|
Капуста
белокочанная (кочан) |
3,66 |
0,12 |
|
Картофель (клубень) |
6,2 |
0,19 |
|
Морковь (корнеплод) |
8,7 |
0,25 |
|
Свекла (корнеплод) |
15,2 |
0,29 |
Примечание: валовое содержание в почве Zn равно 7130, Рb - 434 мг/кг.
Однако не всегда эти
закономерности повторяются, что, вероятно, связано с условиями произрастания
растений и их генетической спецификой. Отмечаются случаи, когда разные сорта
одной культуры, произрастающие на одинаково загрязненной почве содержали
различное количество ТМ. Данный факт, по-видимому, обусловлен присущим всем
живым организмам внутривидовым полиморфизмом, способным проявить себя и при
техногенном загрязнении природной среды. Это свойство у растений может стать
основой генетико-селекционных исследований с целью создания сортов с повышенными
защитными возможностями по отношению к избыточным концентрациям ТМ (Ильин,
Сысо, 2001).
Несмотря на существенную
изменчивость различных растений к накоплению ТМ, биоаккумуляция элементов имеет
определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп: 1) Cd, Cs, Rb – элементы интенсивного поглощения; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co – средней
степени поглощения; 3) Mn, Ni, Cr – слабого
поглощения и 4) Se, Fe, Ba, Te – элементы, труднодоступные растениям (И. Панин,
2000).
Другой путь поступления ТМ в
растения – некорневое поглощение из воздушных потоков. Оно имеет место при
значительном выпадении металлов из атмосферы на листовой аппарат, чаще всего
вблизи крупных промышленных предприятий. Поступление элементов в растения через
листья (или фолиарное поглощение) происходит, главным образом, путем
неметаболического проникновения через кутикулу. ТМ, поглощенные листьями, могут
переносится в другие органы и ткани и включаться в обмен веществ. Не
представляют опасности для человека металлы, осаждающиеся с пылевыми
выбросами на листьях и стеблях, если перед употреблением в пищу растения
тщательно промываются. Однако животные, поедающие такую растительность, могут
получить большое количество ТМ.
По мере роста растений
элементы перераспределяются по их органам. При этом для меди и цинка
устанавливается следующая закономерность в их содержанию: корни > зерно >
солома. Для свинца, кадмия и стронция она имеет другой вид: корни > солома
> зерно. Известно, что наряду с видовой специфичностью растений в отношении
накопления ТМ существуют и определенные общие закономерности. Например,
наиболее высокое содержание ТМ обнаружено в листовых овощах и силосных
культурах, а наименьшее – в бобовых, злаковых и технических культурах.
Таким образом, рассмотренный
материал свидетельствует об огромном вкладе в загрязнение почв и растений ТМ со
стороны крупных городов. Поэтому проблема ТМ стала одной из «острых» проблем
современного естествознания. Ранее проведенное геохимическое обследование почв
г. Кривой Рог (В.С. Стадниченко, 2001) позволяет оценить общий уровень
загрязненности 0-5 см слоя почвенного покрова широким спектром химических
элементов. Однако остаются практически неизученными почвы садово-дачных
кооперативов, приусадебных участков и других земель, где населением
выращиваются продовольственные растения, т.е. тех территорий, загрязнение
которых может непосредственно затрагивать здоровье населения г. Кривой Рог.
Необходимо отметить, что совершенно нет данных по содержанию подвижных форм ТМ.
Поэтому в дальнейших исследованиях
будет предпринято более детальное изучении современного состояния
загрязненности садово-огородных почв (г. Кривой Рог, г. Луганск и г. Харьков)
ТМ, их наиболее опасными для биоты подвижными формами и особенностях
распределения и поведения металлов в почвенном покрове и профиле основных
типов почв вышеуказанных городов.