Окт 12 2000

ОСОБЕНННОСТИ ТРАНСЛОКАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Опубликовано в 11:00 в категории Утилизация

ОСОБЕНННОСТИ ТРАНСЛОКАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

В ПОЧВАХ, РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТХОДОВ УГЛЕДОБЫЧИ

А.А. Шевченко, Э.А. Деркачев

Днепропетровская государственная медицинская академия

Вопросы загрязнения почвы веществами техногенного происхождения, в частности, тяжелыми металлами, приобретают особую актуальность в условиях крупных промышленных регионов Украины, которые характеризуются дефицитом земельных ресурсов и значительным загрязнением плодородного слоя почвы при складировании бытовых и промышленных отходов. Особенно значительно количество  таких отходов в добывающих отраслях. В крупнейшем по промышленному потенциалу и уровню деградации окружающей среды Донецко-Приднепровском регионе около 70% тепловой и электрической энергии вырабатывается при сжигании местных видов топлива – каменного угля. При его добыче образуются сотни тысяч тонн отвальных шахтных пород и отходов углеобогащения, которые являются значительным источником поступления в почву ряда тяжелых металлов, наносят значительный урон почвенному покрову, опосредовано негативно влияют на качество грунтовых вод и химический состав растений.

Нами были проведены исследования содержания некоторых металлов – кадмия, меди, цинка, хрома, свинца, никеля, марганца, железа и мышьяка в почвах Павлоградского района Днепропетровской области, рекультивированных с использованием отвальных пород угледобывающих шахт региона, а так же в растениях, произрастающих на этих участках. Целью исследований явилось определение закономерностей перераспределения металлов в звене «почва-растение» в условиях техногенных или искусственно воссозданных ландшафтов. В качестве основного метода исследований применялась пламенная атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Оценка интенсивности миграции металлов в растения из рекультивированных и естественных почв проводилась путем

расчета коэффициента транслокации – Ск, представляющем собой отношение содержания металла в растениях к его содержанию в почве.

Вопрос, связанный с определением механизма регулирования растением потока тяжелых металлов до настоящего времени не решен окончательно. Можно лишь с уверенностью утверждать, что они способны активно противостоять избыточному поступлению микроэлементов и их денатурирующему действию на метаболически важные белки. В настоящей работе основное внимание было уделено содержанию тяжелых металлов в частях растений, использующихся в пищу человека или животных. Анализ полученных результатов позволил объединить растения в три группы по интенсивности накопления ими микроэлементов в независимости от абсолютного содержания в самом растении. В первую группу вошли злаковые (пшеница, кукуруза) и эспарцет. Среднее значение коэффициента транслокации для этих растений было наибольшим, Ск = 1-3 ( х10-2 ). Во вторую группу с коэффициентом транслокации Ск = 5-9( х10-3 ) мы объединили капусту, яблоки и черную смородину. Наиболее низкие коэффициенты были у растений третьей группы - Ск = 1-4( х10-3 ), куда вошли, в основном, корне- и клубнеплоды – картофель, свекла, морковь, лук и облепиха. Наибольшими коэффициентами транслокации в каждой группе обладают эспарцет, черная смородина и облепиха, соответственно – 0,28; 0,045; 0,04. Таким образом, среди изученных культур наиболее активно аккумулируют металлы кормовые травы и наименее активно – корнеплоды.

Таблица 1. Коэффициенты транслокации тяжелых металлов для различных культур, выращенных на участках, рекультивированных с использованием шахтных пород.

Металлы

Ск ,

(  виды

культур  )

Овощи

Злаки

Кормовые травы

Среднее

Хром

Марганец

Железо

Никель

Медь

Цинк

Кадмий

Свинец

Мышьяк

0,0025

0,01

0,0008

0,0015

0,065

0,12

0,003

0,0026

0,004

0,007

0,07

0,0015

0,006

0,65

0,55

0,005

0,015

0,01

0,12

0,40

0,001

0,008

0,15

0,83

0,02

0,14

0,9

0,04

0,16

0,001

0,005

0,29

0,54

0,009

0,05

0,34

Среднее

0,042

0,15

0,28

Представляет интерес характер накопления различными видами культур эссенциальных и токсичных микроэлементов, хотя такое деление и носит достаточно условный характер. Нами установлено, что растения накапливают элементы различных уровней токсичности с одинаковой интенсивностью. Для трех показанных групп растений кумуляция эссенциальных металлов с низкой токсичностью растет параллельно с кумуляцией высокотоксичных мышьяка, кадмия и свинца. В связи с этим можно полагать, что растения не обладают избирательной способностью по отношению к отдельным элементам, а реагируют лишь на величину их концентраций в почвенном растворе. Пределы же накопления металлов, возможно, зависят только от видовой чувствительности к их избытку. Практическое значение этого вывода состоит в том, что кормовые травы, как лучший ассимилянт тяжелых металлов, могут служить в качестве культуры-буфера и снижать количество растворимых форм микроэлементов в рекультивированных почвах.

Усредненные коэффициенты транслокации металлов для трех групп растений возрастают в ряду: Fe

Транслокационная активность тяжелых металлов во многом определяется, так же, особенностями почвенных условий. Нами были изучены участки сельскохозяйственной рекультивации с различными перекрывающими типами почв, а так же участки с условно чистыми почвами (таблица 2). Наибольшие коэффициенты транслокации (для пшеницы) всех металлов, за исключением меди, отмечены на участке рекультивации, представленном лессовидными суглинками и черноземом. Однако, их отличие от коэффициентов транслокации, установленных для участка с условно чистыми почвами, составляет 20-80%, что, учитывая величину самих коэффициентов, не существенно.

Таблица 2. Коэффициенты транслокации* тяжелых металлов для пшеницы, выращенной на участках с различными типами почв.

Металл

Тип почвы

Рекультивация

(порода, чернозем,

лессовидные

суглинки)

Рекультивация

(порода, луговые соленые почвы)

Условно чистые (среднесмытые черноземы)

Ванадий

Хром

Марганец

Железо

Никель

Медь

Мышьяк

0,047/137,60

0,004/34,40

0,11/296,50

0,0017/12238,0

0,009/49,20

0,33/31,20

0,038/2,55

0,043/197,10

0,002/31,10

0,08/246,60

0,001/19320,0

0,006/60,01

0,47/14,6

0,008/7,40

0,036/228,80

0,02/42,90

0,06/506,80

0,0007/26014,0

0,004/65,20

0,32/25,30

0,024/3,50

· - в знаменателе – валовое содержание металла в почве, мг/кг.

Таким образом, отмечено отсутствие принципиальных различий транслокационной активности токсичных микроэлементов по отношению к изучнным сельскохозяйственным культурам для рекультивированных и ненарушенных участков, находящихся в зоне техногенного воздействия угледобывающих предприятий. Это можно объяснить рядом факторов, из которых основные – сопоставимые концентрации микроэлементов в исследованных почвах, их близкая к нейтральной реакция, насыщенность гумусом и глинистыми частицами, что в сумме ограничивает долю доступных для растений водорастворимых соединений металлов. Близкие коэффициенты транслокации тяжелых металлов для рекультивированных и ненарушенных почвах региона подтверждают значительное техногенное загрязнение последних.

Литература

1. Гончарук Е.И., Соколов М.С. Применение модели «растение-почва» для нормирования химических веществ в почве // Гиг. и сан. – 1977. - № 2. – С.73-78.

2. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 493 с.

3. Мёллер Ф. К вопрсу определения показателей транслокационной вредности ксенобиотиков в почве // Сб. науч. труд. Института гигиены. Потсдам, ГДР. – 1990. – С. 25-38.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.