Аккумуляция тяжелых металлов в почве и растениях в условиях городской среды : на примере г. Чита

• Автор: Войтюк, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Чита
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Тяжелые металлы в почвах и растениях, их биологическая роль

1.1. Понятие о тяжелых металлах, их классификация

1.2. Значение тяжелых металлов и их влияние на живые организмы

1.3. Аккумуляция тяжелых металлов в почвах и растениях

Глава 2. Объекты, методы исследования

2.1. Физико-географическая характеристика района исследования

2.2. Объекты исследования

2.3. Методы исследования

Глава 3. Содержание тяжелых металлов в почве
3.1.Уровень загрязнения почвы тяжелыми металлами в условиях
г. Чита
3.2. Взаимосвязь содержания тяжелых металлов в почве и растениях 60 Глава 4. Содержание тяжелых металлов в древесных растениях
4.1. Годовая динамика аккумуляции тяжелых металлов в листьях древесных растений
4.2. Сезонная динамика накопления тяжелых металлов в листьях древесных растений
4.3. Особенности накопления тяжелых металлов в органах
древесных растений
Глава 5. Накопление тяжелых металлов в травянистых растениях
5.1. Годовая динамика накопления тяжелых металлов в листьях травянистых растений
5.2. Сезонная и годовая динамика накопления тяжелых металлов
в органах травянистых растений
Выводы
Библиографический список
Приложения

Введение
Актуальность. С ростом урбанизации происходит изменение городской среды, которая во многих отношениях отличается от природной. Основной причиной является загрязнение тяжелыми металлами в силу их цитотоксического и мутагенного действия на все живые организмы, в том числе и на растения. Тяжелые металлы занимают особое положение среди других техногенных загрязняющих веществ, поскольку, не подвергаясь физико-химической или биологической деградации, накапливаются в поверхностном слое почв и изменяют их свойства, в течение длительного времени остаются доступными для корневого поглощения растениями и активно включаются в процессы миграции по трофическим цепям. В их числе находятся как элементы с хорошо известными биологическими функциями и жизненно необходимые для живых систем, но переходящие в разряд токсичных при повышении некоторых пределов их содержания в биологических объектах, так и элементы, физиологическая роль которых выяснена недостаточно или неизвестна и проявляющие токсический эффект уже при относительно низких концентрациях.
В настоящее время для удаления тяжелых металлов с загрязненных территорий используют различные методы (Корте, 1997; Фелленберг, 1997; Протасов, 2005). Известно, что технологические методы недостаточно эффективны и экономически невыгодны. Восстановление окружающей среды при помощи растений вызывает широкий интерес во всем мире благодаря возможностям, которые открывает технология фиторемедиации для очистки атмосферы и верхних слоев загрязненных почв (Salt D.E. et al., 1995; 1998; Экология..., 2004; Прасад, 2005; Буравцев, Крылова, 2005; Холодова и др., 2005; Маджугина и др., 2008). Известно, что растительные организмы чувствительны к составу окружающей среды и активно реагируют на изменение ее состояния. Разные виды растений обладают неодинаковой способностью накапливать загрязнители, в том числе и тяжелые металлы, что

может широко применяться для снижения антропогенного воздействия на урбанизированных территориях и использовать их в качестве перспективных аккумул янтов-фиторемедиантов.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования - изучить содержание и особенности накопления некоторых тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях городской среды (г. Чита).
Задачи исследования:
1. Определить валовое содержание железа, меди, цинка, никеля, ртути в почвах городской среды и уровень их загрязнения. Провести корреляционный анализ для выявления взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов в почве, в древесных и травянистых растениях.
2. Установить годовую и сезонную динамику в накоплении некоторых тяжелых металлов в древесных и травянистых растениях.
3. Изучить характер накопления тяжелых металлов в органах древесных и травянистых растений.
4. Выявить видовую специфику среди древесных и травянистых растений к аккумуляции железа, меди, цинка, никеля, ртути.
Научная новизна. Впервые проведены комплексные эколого-
биологические исследования содержания некоторых тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях г. Чита. Определен уровень загрязнения железом, медыо, цинком, никелем, ртутью почв в условиях городской среды. Показана корреляционная зависимость между валовым содержанием металлов в почве и растениях. Получены сведения о годовой и сезонной динамики в накоплении некоторых тяжелых металлов в древесных и травянистых растениях. Выявлены виды-аккумуляторы Рори1т ЪаЬатг/ега и Са>^апа агЪогезсет по содержанию железа и цинка соответственно. Получены достоверные данные о накоплении ртути в листьях древесных и травянистых растений.

глинистых (кислых) - 110 мг, суглинистых и глинистых (нейтральных) — 220 мг/кг; ОДК для обменной формы - 23 мг/кг (Лозановская и др., 1998; Ильин, Сысо, 2001).
В растениях цинк находится в двухвалентной форме. В ксилеме может встречаться в виде свободного катиона Zn2+ или в составе комплексов с органическими соединениями. Во флоэме, характеризующейся более высокими концентрациями органических соединений и pH, большая часть связана в комплексы. Соединения цинка, как и других элементов питания, зависят от условий среды и генотипических особенностей растений. Концентрация цинка колеблется в диапазоне 1-80 мг/кг сухого вещества (Битюцкий, 1999). Наибольшее содержание отмечено в листьях, генеративных органах и точках роста (Безуглова, Орлов, 2000).
Известны некоторые растения-концентраторы: лишайники, хвойные, среди травянистых — гвоздичные (до 1500-4900 мг/кг), крестоцветные (до 5400-13630 мг/кг сухого вещества) (Вредные..., 1988; Лозановская и др., 1998). К накоплению цинка способны древесные растения: Pinus strobus L., Acer rubrum L., Picia abies (L.) Karst. (Артамонов, 1986), Populus tremula L., Populm nigra L., Salix alba L. (Прохорова и др., 1998), при этом отмечается прямая зависимость между скоростью поглощения металла и содержанием его в питательной среде. Следует отметить, что древесные растения считаются хорошими индикаторами на содержание цинка, ослабляющие губительное действие металла путем метаболической адаптацией, комплексообразованием и переводом в нерастворимую форму в запасающие ткани (Налимова и др., 2005). Некоторые авторы отмечают, что среди культурных растений цинк активнее накапливается в злаках, чем в бобовых (Алексеев, 1987).
Никель - элемент земных глубин. В континентальных отложениях присутствует в виде сульфидов, арсенитов, ассоциируется с карбонатами, фосфатами и силикатами. В земной коре содержание никеля 58 мг/кг (Виноградов, 1957). Известно более 50 минералов, большинство из них