Валовое содержание и концентрация подвижных форм соединений Cu, Zn, Pb, Cd в ризосфере проростков в условиях моно- и полиэлементногого загрязнения


Как показали результаты вегетационного опыта, моно- и полиэлементное загрязнение почвы Cu, Zn, Pb и Cd привело к значительному изменению их валового содержания не только в общей массе почвы, но и в ризосфере проростков ячменя и пшеницы [99, 101].

Согласно полученным данным, валовое содержание Cu, Zn, Pb и Cd в зонах ризосферы проростков и в общей массе почвы было практически одинаково и составило (мг/кг): для меди – 132-530; для цинка – 353-1552; для свинца – 51-178; для кадмия – 3,3-15,46 (табл. 12, 13).

Валовое содержание металлов в зонах ризосферы и в общей почве возрастало относительно контроля с увеличением вносимой дозы для меди в 3,8-15,2 раза, для цинка − в 5,3-23,5 раза, для свинца − в 2,7-9,3 раза, для кадмия − в 6-26 раз.

Полученные данные свидетельствуют о том, что корневые выделения проростков не оказывают существенного влияния на валовое содержание металлов в ризосфере.

Коэффициенты вариации валового содержания ТМ характеризовались низкими значениями от 0,2 до 6,8 %.

В условиях моно- и полизагрязнения валовое содержание всех металлов в зонах ризосферы и в общей массе почвы превышало принятые ПДК в 1, 3 и 5 раз соответственно внесенной дозе.

Исследование показало, что моно- и полиэлементное загрязнение оказало значительное воздействие на состав подвижных форм соединений металлов в ризосфере проростков.

Таблица 12

Валовое содержание меди и цинка в ризосфере проростков

при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Медь (монозагрязнение)

0

34,2±0,03

3,5

34,8±0,02

3,8

35,0±0,02

3,7

35,0±0,03

3,4

35,7±0,02

3,1

36,0±0,02

3,1

1

133,5±0,04

1,7

134,0±0,05

1,8

134,4±0,01

1,6

133,0±0,05

1,1

133,8±0,04

1,1

134,0±0,05

1,6

3

332,5±0,05

0,6

332,8±0,04

0,6

333,0±0,01

0,4

332,5±0,02

0,6

333,4±0,05

0,4

333,7±0,04

0,6

5

530,6±0,01

0,4

531,0±0,01

0,4

531,2±0,02

0,4

531,5±0,03

0,5

532,5±0,01

0,5

532,9±0,02

0,4

Медь (полизагрязнение)

1

132,5±0,04

1,6

133,0±0,01

1,1

133,5±0,05

0,9

132,5±0,05

0,9

133,5±0,01

0,8

133,7±0,02

0,9

3

330,8±0,05

0,7

331,0±0,02

0,7

331,3±0,03

0,7

333,0±0,03

0,3

334,0±0,02

0,4

334,0±0,04

0,6

5

530,3±0,08

0,3

530,7±0,01

0,6

530,9±0,02

0,4

532,5±0,04

0,4

533,0±0,01

0,2

533,6±0,02

0,4

Цинк (монозагрязнение)

0

66,0±0,04

1,7

67,0±0,04

1,6

67,7±0,04

1,8

66,0±0,04

3,2

67,0±0,04

3,1

67,5±0,04

3,3

1

353,5±0,03

0,7

354,8±0,04

1,1

355,0±0,03

0,7

353,8±0,03

0,6

354,5±0,04

1,1

355,0±0,03

0,7

3

952,0±0,02

0,4

553,0±0,04

0,2

953,4±0,01

0,4

952,0±0,01

0,4

953,0±0,04

0,2

953,5±0,03

0,2

5

1552,0±0,01

0,2

1553,0±0,04

0,2

1552,0±0,05

0,3

1552,0±0,05

0,2

1553,0±0,04

0,2

1553,7±0,04

0,2

Цинк (полизагрязнение)

1

353,8±0,04

0,9

354,5±0,04

0,9

355,0±0,04

0,9

353,5±0,04

0,9

354,7±0,04

0,9

355,0±0,04

0,9

3

952,0±0,02

0,5

953,0±0,01

0,3

953,5±0,01

0,3

952,0±0,02

0,5

953,0±0,01

0,3

953,5±0,01

0,3

5

1552,0±0,01

0,3

1553,0±0,01

0,3

1553,8±0,01

0,2

1552,0±0,01

0,3

1553,0±0,01

0,3

1553,5±0,01

0,2

Примечание к таблицам 12, 13: в числителе – среднее и его ошибка; в знаменателе – коэффициент вариации, %.

Таблица 13

Валовое содержание свинца и кадмия в ризосфере проростков при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Свинец (монозагрязнение)

0

18,0±0,05

0,6

18,7±0,04

1,1

19,0±0,04

1,6

19,1±0,05

5,8

19,6±0,04

5,6

19,8±0,04

5,6

1

51,5±0,03

2,7

51,9±0,03

2,5

52,2±0,04

2,3

50,7±0,03

2,2

51,4±0,03

4,1

51,5±0,04

4,3

3

113,4±0,05

1,1

114,4±0,03

1,9

114,9±0,04

1,9

112,5±0,05

2,0

113,4±0,03

1,9

113,7±0,04

2,0

5

177,5±0,05

1,1

177,8±0,02

1,2

178,9±0,05

1,3

176,9±0,05

1,3

177,5±0,02

1,2

177,9±0,04

1,4

Свинец (полизагрязнение)

1

50,5±0,02

4,8

51,2±0,02

2,4

51,6±0,02

4,3

52,0±0,02

2,1

52,6±0,02

2,3

52,9±0,02

2,3

3

113,0±0,05

1,9

113,8±0,05

2,1

114,0±0,03

1,1

113,5±0,01

1,9

114,4±0,05

1,8

114,6±0,01

1,9

5

178,0±0,02

1,3

178,7±0,01

1,2

178,9±0,05

1,3

178,0±0,02

1,3

179,4±0,01

1,2

179,6±0,01

1,3

Кадмий (монозагрязнение)

0

0,57±0,04

3,5

0,60±0,04

1,7

0,61±0,03

4,9

0,56±0,04

3,6

0,59±0,04

5,1

0,60±0,03

6,7

1

3,32±0,04

4,2

3,39±0,04

1,5

3,42±0,04

1,5

3,35±0,04

1,5

3,40±0,04

1,4

3,43±0,04

1,4

3

9,46±0,05

1,1

9,50±0,06

0,8

9,52±0,01

1,5

9,44±0,05

1,1

9,49±0,06

1,2

9,50±0,01

1,4

5

15,34±0,05

0,7

15,37±0,05

0,8

15,39±0,04

1,4

15,52±0,05

1,4

15,54±0,05

1,4

15,56±0,04

1,4

Кадмий (полизагрязнение)

1

3,50±0,02

3,7

3,61±0,04

3,1

3,61±0,06

3,6

3,49±0,02

3,6

3,54±0,04

3,3

3,54±0,06

3,7

3

9,50±0,01

1,2

9,54±0,01

1,3

9,56±0,01

1,4

9,47±0,01

1,3

9,50±0,01

1,4

9,52±0,01

1,3

5

15,46±0,01

0,7

15,51±0,01

0,9

15,54±0,04

0,7

15,31±0,01

0,8

15,35±0,01

0,9

15,37±0,04

0,7

По результатам исследований пределы колебаний кислоторастворимой формы металлов в почвенных образцах с увеличением вносимой дозы составили (мг/кг): для меди при монозагрязнении 14,5-15,5 - в почве с поверхности корня, 14,2-14,8 - в собственно ризосфере и 13,4-13,5 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 15,2-15,6, 14,4-14,9 и 13,5-13,9 соответственно; для цинка при монозагрязнении 102,5-492,8 - в почве с поверхности корня, 102,2-493,0 - в собственно ризосфере и 74-429 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 94,5-449,5, 94,4-448,7 и 70-414 соответственно; для свинца при монозагрязнении - 4,8-8 в почве с поверхности корня, 4,6-7,4 - в собственно ризосфере и 3,6-4,9 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 13-35,3, 12-35 и 3,4-15,9 соответственно; для кадмия при монозагрязнении 1,1-5 - в почве с поверхности корня, 1,06-5 - в собственно ризосфере и 0,61-3,38 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 2,73, 2-7,3 и 1,6-5,2 соответственно (табл. 14, 15). В целом, между содержанием кислоторастворимой формы каждого из металлов в зонах ризосферы значимой разницы не выявлено.

Доля кислоторастворимой формы меди от валового содержания при моно- и полизагрязнении с увеличением вносимой дозы снижалась в ризосфере и в общей массе почвы в 5 раз (13-2,5 %); доля цинка − повышалась в 7 раз (4,6-31,8 %) в ризосфере и в 6,5 раза (4,2-27,7 %) в общей массе почвы. Процентное содержание кислоторастворимого свинца при монозагрязнении снижалось в 3 раза (11-3,8 %) в ризосфере и в 4 раза (9-2,3 %) в общей массе почвы; при полизагрязнении − в 1,4 раза (26-18 %) и в 1,6 раза (6,7-11 %) соответственно.

Таблица 14

Концентрация кислоторастворимой формы меди и цинка в ризосфере проростков при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

1

2

3

4

5

6

7

8

Медь (монозагрязнение)

0

4,2±0,03

12,3(2,3)

4,4±0,02

12,6(2,3)

4,8±0,02

13,7(2,1)

4,2±0,04

12,0(4,8)

4,5±0,04

12,6(4,4)

5,0±0,04

13,9(4,0)

5

1

13,4±0,01

10,0(0,7)

14,2±0,01

10,6(0,7)

14,5±0,01

10,8(0,7)

13,4±0,04

10,1(2,2)

14,1±0,02

10,5(2,1)

14,4±0,02

10,7(2,1)

5

3

13,5±0,01

4,1(0,7)

14,8±0,01

4,4(0,7)

15,5±0,01

4,6(0,7)

13,5±0,01

4,1(1,5)

14,9±0,02

4,5(2,7)

15,3±0,02

4,6(1,3)

1

5

13,5±0,01

2,5(0,7)

14,8±0,01

2,8(0,7)

15,5±0,01

2,9(1,9)

13,1±0,02

2,5(2,3)

14,5±0,02

2,7(2,1)

15,5±0,01

2,9(1,3)

1

Медь (полизагрязнение)

1

13,5±0,01

10,2(0,7)

14,9±0,01

11,2(0,7)

15,9±0,01

11,4(1,3)

13,7±0,02

10,3(1,5)

14,4±0,02

10,8(2,1)

15,0±0,03

11,2(2,7)

1

3

13,8±0,01

4,2(0,6)

14,5±0,02

4,3(0,7)

15,2±0,01

4,6(1,3)

13,2±0,03

3,9(2,3)

14,9±0,02

4,5(2,7)

15,4±0,01

4,6(1,3)

1

Продолжение табл. 14

1

2

3

4

5

6

7

8

5

13,9±0,01

2,6(0,6)

14,9±0,01

2,8(0,7)

15,5±0,02

2,9(1,3)

13,5±0,02

2,5(1,5)

14,9±0,02

2,8(2,0)

15,6±0,01

2,9(0,6)

1

Цинк (монозагрязнение)

0

2,8±0,04

4,2(3,6)

3,1±0,04

4,6(3,2)

3,4±0,04

5,0(5,9)

2,8±0,06

4,2(3,6)

3,3±0,04

5,9(3,0)

3,4±0,04

5,0(2,9)

5

1

75,0±0,03

21,2(3,2)

99,5±0,04

28,0(3,8)

100,2±0,03

28,2(2,6)

74,8±0,04

21,1(0,4)

102,2±0,02

28,8(1,8)

102,5±0,02

28,9(1,7)

0,1

3

260,0±0,01

27,3(1,4)

285,4±0,04

29,9(0,5)

286,0±0,03

30,0(0,6)

260,2±0,01

27,3(0,4)

289,0±0,01

30,3(1,2)

289,7±0,01

30,4(0,9)

0,1

5

427,5±0,05

27,5(0,5)

493,0±0,04

31,7(0,4)

493,5±0,04

31,8(0,4)

429,5±0,01

27,7(0,4)

492,2±0,01

31,7(0,4)

492,8±0,01

31,7(0,4)

0,1

Цинк (полизагрязнение)

1

70,5±0,04

26,6(4,7)

94,4±0,04

26,6(3,5)

94,5±0,04

26,6(3,5)

71,2±0,04

20,1(3,9)

94,0±0,01

26,5(1,4)

94,8±0,01

26,7(1,4)

0,1

3

238,0±0,02

25,0(2,1)

272,2±0,01

28,6(0,9)

272,8±0,01

28,6(1,0)

235,0±0,01

24,7(0,4)

275,3±0,01

28,9(1,5)

275,5±0,02

28,9(1,5)

0,1

5

414,0±0,01

26,7(1,0)

446,7±0,01

28,8(0,9)

447,4±0,01

28,8(0,8)

412,0±0,01

26,5(0,6)

448,7±0,01

28,9(0,6)

449,5±0,01

28,9(0,6)

0,1

Примечание к таблицам 14, 15, 16, 17, 18, 19: в числителе – среднее и его ошибка; в знаменателе – процент от валового содержания, в скобках – коэффициент вариации, %; Р, % − достоверность НСР между общей почвой и зонами ризосферы.

Таблица 15

Концентрация кислоторастворимой формы свинца и кадмия

в ризосфере проростков при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

1

2

3

4

5

6

7

8

Свинец (монозагрязнение)

0

1,6±0,05

8,9(6,3)

1,9±0,04

10,2(5,3)

2,2±0,04

11,6(4,5)

1,6±0,05

8,4(6,3)

1,8±0,04

9,2(5,6)

2,2±0,04

11,1(5,4)

1

3,6±0,03

6,9(2,8)

4,7±0,03

8,1(2,1)

4,8±0,04

9,2(4,2)

3,4±0,03

6,7(2,3)

7,4±0,03

8,9(4,1)

8,0±0,03

10,3(2,5)

1

3

3,9±0,03

3,4(2,8)

4,9±0,03

4,3(4,1)

5,3±0,04

4,6(3,8)

3,8±0,03

3,4(2,6)

4,6±0,05

4,2(6,5)

5,3±0,05

4,5(5,7)

1

5

4,5±0,05

2,5(4,4)

6,2±0,02

3,5(1,6)

6,8±0,04

3,8(2,9)

4,1±0,05

2,3(4,9)

5,3±0,03

4,7(3,8)

6,1±0,05

5,4(4,9)

1

Свинец (полизагрязнение)

1

3,4±0,02

6,7(2,9)

12,1±0,02

23,6(2,7)

12,9±0,02

25,0(1,6)

3,8±0,05

7,3(5,3)

13,1±0,02

24,9(2,3)

14,0±0,02

26,5(2,3)

0,1

3

13,3±0,01

11,8(0,8)

26,1±0,02

22,9(1,7)

27,2±0,01

23,9(0,7)

13,2±0,04

11,6(1,5)

27,5±0,02

24,0(1,8)

28,3±0,02

24,7(1,8)

0,1

5

15,9±0,02

8,9(1,9)

33,3±0,01

18,6(0,6)

34,1±0,01

19,1(0,9)

15,8±0,02

8,9(1,9)

34,9±0,02

19,5(1,1)

35,3±0,02

19,7(1,1)

0,1

Кадмий (монозагрязнение)

0

0,20±0,04

35,1(5,0)

0,27±0,04

45,0(3,7)

0,30±0,03

49,0(3,3)

0,19±0,02

33,9(5,3)

0,27±0,04

45,8(3,7)

0,31±0,05

51,7(3,7)

Продолжение табл. 15

1

2

3

4

5

6

7

8

1

0,63±0,04

19,0(3,2)

1,06±0,04

31,3(4,7)

1,10±0,04

32,2(4,5)

0,61±0,03

18,2(3,3)

1,08±0,03

31,8(2,8)

1,10±0,01

32,1(2,8)

3

2,10±0,05

22,0(0,5)

3,71±0,06

39,1(0,5)

3,75±0,01

39,4(1,1)

2,10±0,01

22,2(0,5)

3,76±0,01

39,6(0,5)

3,79±0,01

40,0(0,5)

5

3,38±0,05

22,0(0,6)

4,97±0,05

32,3(0,4)

5,0±0,04

32,5(0,4)

3,36±0,01

21,6(0,9)

5,0±0,01

32,2(1,2)

5,0±0,01(1,2)

32,1

5

Кадмий (полизагрязнение)

1

1,6±0,02

45,7(1,9)

2,0±0,04

55,4(1,0)

2,10±0,06

58,2(1,0)

1,60±0,01

45,8(1,3)

2,0±0,03

56,5(3,0)

2,0±0,03

56,5(3,0)

3

4,28±0,01

45,0(0,7)

4,42±0,01

46,3(0,7)

4,44±0,01

46,4(0,7)

4,25±0,01

45,0(0,7)

4,45±0,01

46,8(0,4)

4,48±0,01

47,1(0,4)

5

5,23±0,01

33,8(0,4)

7,29±0,01

47,0(0,5)

7,31±0,04

47,0(0,4)

5,20±0,01

34,0(0,6)

7,31±0,01

47,6(0,3)

7,34±0,01

47,8(0,3)

5

Доля кислоторастворимой формы кадмия от валового содержания с увеличением вносимой дозы при монозагрязнении снижалась в ризосфере и в общей массе почвы в 1,6 раза (51-31 % и 35-21 % соответственно); при полизагрязнении − в 1,2 раза (58-47 %) в ризосфере и в 1,4 раза (45-33 %) в общей массе почвы.

Таким образом, по степени подвижности кислоторастворимой формы в почвенных фракциях в условиях моно- и полизагрязнения металлы располагаются в следующем убывающем ряду: Cd > Zn > Pb > Cu.

Концентрация кислоторастворимой формы металлов в условиях искусственного загрязнения возрастала по сравнению с контролем: для меди – при всех дозах моно- и полизагрязнения в 3-3,3 раза в ризосфере и в общей массе почвы; для цинка – при монозагрязнении в 29,5-145 раз в ризосфере и в 26,8-152,7 раза в общей массе почвы, при полизагрязнении – в 27,8-132 и 25-148 раз соответственно; для свинца при монозагрязнении − в 2,2-3 раза и в ризосфре и общей массе почвы, при полизагрязнении - в 5,8-15,8 раза в ризосфере и в 2-10 раз в общей почве; для кадмия – при монозагрязнении в 3,2-17 раз и в ризосфере и в общей почве, при полизагрязнении - в 7-24,4 раза в ризосфере и в 8-26 раз в общей почве.

В условиях искусственного загрязнения наблюдается накопление данной формы ТМ в ризосфере относительно общей массы почвы (рис. 3, 4, 5, 6). Так, концентрация кислоторастворимой формы металлов в ризосфере проростков была выше, чем в общей массе почвы для меди в 1 раз, а для цинка в 1-1,3 раза при всех вносимых дозах (1, 3, 5 ПДК) моно- и полиэлементного загрязнения; для свинца при монозагрязнении − в 1,3-1,5 раза, при полизагрязнении − в 4 раза при дозе 1 ПДК и в 2 раза при дозе 3 и 5 ПДК; для кадмия достоверное увеличение наблюдалось в условиях моно- и полизагрязнения только при дозе 5 ПДК и составило 1,5 раза.

Значения коэффициентов вариации содержания кислоторастворимой формы ТМ в исследуемых почвенных фракциях имели низкие значения в следующих пределах – 0,3-6,3 %.

В экологическом плане содержание кислоторастворимой формы меди в условиях моно- и полиэлементного загрязнения почвы с увеличением вносимой дозы было ниже ПДК в ризосфере в 6,7-3,3 раза, а в общей почве – в 7-3,5 раза.

Концентрация кислоторастворимой формы цинка в данных условиях превышала ПДК и в ризосфере проростков и в общей почве в 8-1,2 раза. Для свинца содержание кислоторастворимой формы при монозагрязнении было ниже ПДК в ризосфере - в 2,3-1,6 раза и в общей почве − в 3-2,4 раза, при полизагрязнении – выше в 1,2-3 раза. Концентрация кислоторастворимого кадмия превышала ПДК в ризосфере и в общей массе почвы при монозагрязнении − 1-5 раз, при полизагрязнении − в 2-7 раз.

Рис. 3. Концентрация кислоторастворимой формы Cu в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 4. Концентрация кислоторастворимой формы Zn в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 5. Концентрация кислоторастворимой формы Pb в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 6. Концентрация кислоторастворимой формы Cd в и ризосфере проростков, мг/кг

Как показали наши исследования, пределы колебаний содержания обменной формы металлов в почвенных фракциях составили (мг/кг): для меди - при монозагрязнении 8,2-13,2 - в почве с поверхности корня, 7,5-12,8 - в собственно ризосфере и 6,3-10,3 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 9,13,8, 8,4-13,9 и 7,2-10,9 соответственно; для цинка при монозагрязнении 49,7-295 - в почве с поверхности корня, 49,4-295,2 - в собственно ризосфере и 37-261 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 44,3-276,2, 44-275 и 31,5-240 соответственно; для свинца при монозагрязнении 1,8-5,7 - в почве с поверхности корня, 1,2-4,9 - в собственно ризосфере и 0,9-1,6 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 6,1-22, 5,4-21 и 1,6-5,9 соответственно; для кадмия при монозагрязнении 0,68-3,65 - в почве с поверхности корня, 0,68-3,62 - в собственно ризосфере и 0,38-2,61 - в общей массе почвы; при полизагрязнении – 1,2-6,55, 1,2-6,5 и 0,94-4,5 соответственно (табл. 16, 17).

Доля обменной формы меди от валового количества в условиях моно- и полизагрязнения с увеличением вносимой дозы снижалась в 3,8 раза (9,7-2,5 %) в ризосфере и в 2,8 раза (5,4-1,9 %) в общей массе почвы. Доля обменного цинка возрастала при монозагрязнении в 1,4 раза (13,8-19 %) в ризосфере и в 1,5 раза (10,5-16 %) в общей массе почвы; при полизагрязнении – в 1,4 раза (12,4-17,8 %) и в 1,7 раза (8,9-15,5 %) соответственно. Доля обменного свинца при монозагрязнении снижалась в 1,5 раза (3,4-2,3 %) в ризосфере и в 3,4 раза (2,4-0,7 %) в общей массе почвы; при полизагрязнении возрастала в 2,4 раза (5-12 %) в ризосфере и в 1,5 раза (2-3 %) в общей массе почвы. Процентное содержание обменной формы кадмия возрастало при монозагрязнении в 1,4 раза (20-28 %) в ризосфере и в 1,5 раза (11-17 %) в общей массе почвы; при полизагрязнении − в 1,3 раза (33-42 %) и в 1,1 раза (27-29 %) соответственно.

Таким образом, по степени подвижности обменной формы в исследуемых почвенных фракциях металлы образуют следующий убывающий ряд: Cd > Zn > Cu > Pb.

Значения коэффициентов вариации содержания обменной формы ТМ в ризосфере и общей массе почвы составили: для меди − 0,8-6 %, для цинка 0,8-7 %, для свинца − 1-20 %, для кадмия − 0,5-50 %.

По сравнению с контрольным вариантом концентрация обменной формы металлов в почвенных фракциях с увеличением вносимой дозы возрастала: для меди в 2,4-4 раза при моно- и полизагрязнении в ризосфере и в общей почве; для цинка - при монозогрязнении в 22,7-134,3 раза в ризосфере и в 27-186 раз в общей почве, при полизагрязнении – в 20-125,5 и 22,5-171 раз соответственно; для свинца - при монозогрязнении в 2,6-8 раз в ризосфере и в 2,4-3,2 раза в общей почве, при полизагрязнении – в 9-31,5 и 3,2-11,8 раза соответственно; для кадмия - при монозогрязнении в 11,3-60,8 раза в ризосфере и в 19-129 раз в общей почве, при полизагрязнении – в 20-109 и 47-225 раз соответственно.

Таблица 16

Концентрация обменной формы меди и цинка в ризосфере проростков

при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

1

2

3

4

5

6

7

8

Медь (монозагрязнение)

0

2,6±0,05

7,6(3,8)

3,2±0,05

9,2(6,3)

3,4±0,02

9,7(6,2)

2,6±0,04

7,4(3,8)

3,3±0,05

9,2(3,0)

3,5±0,04

9,7(2,8)

5

1

6,3±0,01

4,7(1,6)

7,5±0,03

5,6(2,7)

8,2±0,02

6,3(2,5)

6,3±0,03

4,7(3,2)

7,9±0,02

5,9(2,5)

8,4±0,03

6,3(2,3)

1

3

9,4±0,01

2,8(1,1)

11,3±0,01

3,4(0,9)

11,6±0,01

3,5(0,8)

9,3±0,02

2,8(2,2)

12,5±0,01

3,7(1,6)

12,9±0,01

3,9(1,8)

1

5

10,0±0,02

1,9(2,0)

12,8±0,02

2,4(1,6)

13,1±0,02

2,5(1,6)

10,3±0,01

1,9(1,0)

12,6±0,01

2,4(1,6)

13,2±0,02

2,5(1,6)

0,1

Медь (полизагрязнение)

1

7,2±0,02

5,4(1,4)

8,7±0,02

6,3(2,3)

9,0±0,02

6,7(2,0)

7,3±0,04

5,5(4,1)

8,4±0,03

6,3(3,6)

9,0±0,03

6,7(3,2)

1

3

10,6±0,01

3,2(0,9)

12,9±0,01

3,9(0,8)

13,8±0,01

4,2(0,7)

10,5±0,04

3,2(3,8)

12,9±0,02

3,9(2,3)

13,4±0,02

4,0(2,0)

1

5

10,9±0,01

2,1(0,9)

12,6±0,01

2,4(0,8)

13,8±0,01

2,6(0,8)

10,5±0,05

1,9(2,9)

12,9±0,02

2,4(1,6)

13,4±0,02

2,5(1,5)

1

Цинк (монозагрязнение)

0

1,5±0,05

2,3(6,7)

1,9±0,04

2,8(5,3)

2,0±0,03

2,9(5,3)

1,4±0,05

2,1(7,1)

2,0±0,04

3,0(5,0)

2,2±0,04

3,2(5,0)

1

37,0±0,05

10,5(4,9)

49,4±0,02

13,9(1,6)

49,7±0,01

14,0(1,6)

37,8±0,05

10,7(4,8)

49,5±0,06

13,9(5,7)

50,0±0,06

14,0(5,6)

0,1

3

112,5±0,02

11,8(2,1)

140,0±0,02

14,7(2,4)

140,0±0,02

14,7(2,4)

112,0±0,02

11,8(2,1)

139,7±0,02

14,7(2,4)

140,5±0,01

14,7(2,4)

0,1

5

261,0±0,01

16,8(1,1)

294,0±0,01(1,0)

18,9

294,8±0,01

19,0(1,0)

260,0±0,01

16,8(1,3)

492,2±0,01

18,7(0,4)

295,4±0,01

19,0(0,8)

0,1

Продолжение табл. 16

1

2

3

4

5

6

7

8

Цинк (полизагрязнение)

1

31,5±0,04

8,9(4,1)

45,2±0,04

12,7(4,0)

45,6±0,03

12,8(3,9)

31,5±0,03

8,9(3,2)

44,0±0,04

12,4(3,9)

44,3±0,03

12,4(3,9)

0,1

3

97,8±0,02

10,3(1,5)

124,8±0,01

13,1(1,4)

125,4±0,01

13,2(1,4)

98,4±0,03

10,3(2,6)

126,5±0,02

13,3(1,5)

127,8±0,01

13,4(1,4)

0,1

5

240,0±0,01

15,5(1,0)

274,0±0,01

17,6(0,8)

274,7±0,01

17,7(0,8)

240,0±0,01

15,5(0,9)

275,7±0,01

17,8(1,5)

276,2±0,01

17,4(1,4)

0,1

Таблица 17

Концентрация обменной формы свинца и кадмия в ризосфере проростков

при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Свинец (монозагрязнение)

0

0,6±0,05

3,1(16,7)

0,7±0,04

3,7(14,3)

0,7±0,05

3,7(14,3)

0,5±0,05

2,9(20,0)

0,6±0,05

3,1(16,7)

0,7±0,05

3,5(16,0)

1

0,9±0,05

1,9(11,1)

1,2±0,05

2,3(8,3)

1,9±0,05

3,6(8,3)

1,2±0,05

2,4(8,3)

1,5±0,05

2,9(6,7)

1,8±0,06

3,4(6,6)

3

1,5±0,05

1,3(6,7)

1,2±0,05

2,5(8,3)

3,5±0,05

3,0(3,4)

1,6±0,05

1,4(6,3)

3,2±0,04

2,8(3,1)

4,0±0,04

3,8(3,0)

5

5

1,3±0,05

0,7(7,7)

4,1±0,03

2,3(2,4)

4,8±0,04

2,7(2,4)

1,6±0,05

0,9(6,3)

4,9±0,05

2,8(6,1)

5,8±0,04

3,2(5,9)

1

Свинец (полизагрязнение)

1

1,6±0,05

3,2(6,3)

5,4±0,03

10,5(1,9)

6,1±0,03

11,8(1,6)

1,6±0,05

3,1(6,3)

5,8±0,04

11,0(3,4)

6,4±0,04

12,1(3,1)

1

3

2,3±0,03

2,0(4,3)

6,4±0,03

5,6(3,1)

7,1±0,03

6,2(3,0)

2,3±0,05

2,0(4,3)

7,0±0,04

6,1(4,3)

7,8±0,03

6,8(4,0)

1

5

5,9±0,03

3,3(3,4)

20,4±0,01

11,4(1,0)

21,0±0,01

11,7(1,0)

5,9±0,04

3,3(1,7)

21,0±0,02

11,7(1,9)

22,0±0,02

12,2(1,6)

0,1

Кадмий (монозагрязнение)

0

0,02±0,05

3,5(50)

0,04±0,05

6,7(25)

0,05±0,05

8,2(25)

0,01±0,05

1,8(50)

0,04±0,05

6,8(25)

0,06±0,05

10,0(16,7)

1

0,4±0,04

12,0(3,2)

0,68±0,05

20,0(1,4)

0,70±0,06

20,5(4,5)

0,38±0,03

11,3(2,6)

0,68±0,04

20,0(4,4)

0,68±0,02

19,8(4,2)

3

1,71±0,01

18,1(0,6)

2,61±0,03

27,5(3,1)

2,63±0,03

27,6(3,0)

1,70±0,01

18,0(1,2)

2,68±0,01

28,2(1,1)

2,70±0,01

28,4(1,0)

5

2,61±0,03

17,0(1,1)

3,58±0,03

23,3(2,8)

3,61±0,01

23,4(2,7)

2,58±0,01

16,6(0,8)

3,62±0,01

23,3(0,8)

3,65±0,01

23,4(0,8)

Кадмий (полизагрязнение)

1

0,96±0,02

27,4(2,1)

1,20±0,04

33,2(1,7)

1,23±0,02

34,1(1,7)

0,94±0,03

27,0(3,2)

1,21±0,02

34,2(1,7)

1,20±0,01

34,0(1,7)

3

3,70±0,03

38,9(0,8)

4,10±0,05

42,9(0,5)

4,20±0,06

43,9(0,5)

3,66±0,01

38,6(0,5)

4,22±0,01

44,4(0,5)

4,25±0,01

44,6(0,5)

5

4,50±0,06

29,1(1,3)

6,55±0,04

41,5(3,1)

6,46±0,05

41,6(3,1)

4,50±0,01

29,4(1,3)

6,50±0,04

42,3(3,0)

6,55±0,04

42,6(3,1)

1

Согласно полученным данным, в ризосфере проростков содержание обменной формы металлов было выше относительно общей массы почвы: для меди и цинка – в 1,3 раза во всех вариантах моно- и полизагрязнения; для свинца – при монозагрязнении в 2-3,7 раза, при полизагрязнении в 3-4 раза; для кадмия достоверное увеличение в 1,5 раза отмечено только в опыте с полиэлементным загрязнением при дозе 5 ПДК (рис. 7, 8, 9, 10).

Предельно допустимой концентрацией обменной формы (извлекаемой ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8) для меди считается 3-6 мг/кг [178]; для цинка – 23 мг/кг [85].

Рис. 7. Концентрация обменной формы Cu в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 8. Концентрация обменной формы Zn в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 9. Концентрация обменной формы Pb в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 10. Концентрация обменной формы Cd в ризосфере проростков, мг/кг

Экологическая оценка показала, что содержание обменной формы меди в условиях моно- и полизагрязнения с увеличением вносимой дозы было выше ПДК в 2,8-4,4 раза в ризосфере проростков и в 2-3 раза − в общей массе почвы. Концентрация обменной формы цинка при монозагрязнении превышала ПДК в ризосфере в 2,2-12,8 и в общей массе почвы − в 1,6-11,3 раза; при полизагрязнении – в 1,9-12 и 1,3-10 раз соответственно.

Исследованиями установлено, что пределы колебаний водорастворимой формы металлов в почвенных образцах составили (мг/кг): для меди - при монозагрязнении 0,9-1,4 в почве с поверхности корня, 0,7-1,2 в собственно ризосфере и 0,4-1,1 в общей массе почвы; при полизагрязнении – 1,1-1,5, 1-1,4 и 0,6-1,1 соответственно; для цинка - при монозагрязнении 25,3-28,7 в почве с поверхности корня, 25-28,2 в собственно ризосфере и 23-26 в общей массе почвы; при полизагрязнении – 24,5-29,3, 24-29 и 22-27 соответственно; для свинца - при монозагрязнении 1,4-2,1 в почве с поверхности корня, 1-1,3 в собственно ризосфере и 0,6-1 в общей массе почвы; при полизагрязнении – 0,8-0,9, 0,6-0,8 и 0,4-0,5 соответственно; для кадмия - при монозагрязнении 0,15-0,21 в почве с поверхности корня, 0,13-0,20 в собственно ризосфере и 0,12-0,17 − в общей массе почвы; при полизагрязнении – 0,15-0,34, 0,15-0,32 и 0,12-0,18 соответственно (табл. 18, 19). Таким образом, содержание водорастворимой формы для каждого металла в зонах ризосферы не имело значимых различий.

Таблица 18

Концентрация водорастворимой формы меди и цинка в ризосфере проростков

при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

1

2

3

4

5

6

7

8

Медь (монозагрязнение)

0

0,02±0,06

0,6(50,0)

0,3±0,06

1,0(33,3)

0,04±0,05

1,1(25,0)

0,2±0,06

0,6(50,0)

0,3±0,06

0,8(33,3)

0,4±0,06

1,1(25,0)

1

0,5±0,04

0,4(20,7)

0,9±0,01

0,7(1,1)

1,1±0,05

0,8(9,1)

0,4±0,05

0,3(25,0)

0,7±0,06

0,5(14,3)

0,9±0,05

0,7(11,1)

3

0,6±0,05

0,2(16,7)

0,8±0,01

0,2(12,5)

1,2±0,05

0,4(8,3)

0,7±0,06

0,2(14,3)

1,0±0,05

0,3(10,0)

1,2±0,04

0,4(8,3)

5

1,1±0,04

0,2(9,1)

1,2±0,01

0,2(8,3)

1,4±0,04

0,3(7,1)

0,9±0,05

0,2(11,1)

1,2±0,04

0,2(8,3)

1,3±0,03

0,2(7,7)

Медь (полизагрязнение)

1

0,6±0,05

0,4(16,7)

1,1±0,01

0,8(8,3)

1,3±0,04

1,0(7,7)

0,7±0,05

0,5(14,3)

1,0±0,03

0,7(10,0)

1,1±0,05

0,8(9,1)

3

0,8±0,03

0,2(12,5)

1,2±0,02

0,4(25,0)

1,3±0,05

1,3(7,2)

0,8±0,05

0,2(12,5)

1,3±0,04

0,4(7,7)

1,4±0,04

0,4(7,1)

5

1,1±0,05

0,2(9,1)

1,4±0,01

0,3(14,3)

1,5±0,03

0,3(6,7)

1,1±0,04

0,2(9,1)

1,4±0,04

0,3(7,1)

1,5±0,05

0,3(6,7)

Цинк (монозагрязнение)

0

0,3±0,07

0,4(33,3)

0,5±0,05

0,7(20,0)

0,6±0,06

0,9(16,7)

0,3±0,05

0,4(33,3)

0,5±0,04

0,7(20,0)

0,6±0,05

0,9(16,7)

1

24,0±0,04

6,8(4,2)

25,0±0,05

7,0(5,2)

25,5±0,03

7,2(3,5)

23,0±0,04

6,5(4,3)

25,0±0,03

7,1(3,2)

25,3±0,05

7,1(4,6)

0,1

3

24,0±0,04

2,5(4,2)

26,2±0,02

2,7(2,3)

26,8±0,02

2,8(2,2)

24,0±0,04

2,5(4,2)

26,7±0,03

2,8(3,0)

27,0±0,05

2,8(4,8)

0,1

5

25,0±0,03

1,6(3,6)

27,4±0,03

1,8(3,3)

28,0±0,05

1,8(5,4)

26,0±0,05

1,7(5,0)

28,2±0,05

1,8(5,0)

28,7±0,04

1,8(3,8)

0,1

Продолжение табл. 18

1

2

3

4

5

6

7

8

Цинк (полизагрязнение)

1

22,0±0,04

6,2(4,2)

24,0±0,04

6,8(4,2)

24,5±0,04

6,9(3,7)

22,0±0,03

6,2(2,7)

24,0±0,05

6,8(4,6)

24,5±0,04

6,9(4,5)

0,1

3

26,0±0,03

2,7(3,0)

28,5±0,02

3,0(2,1)

29,0±0,05

3,0(4,8)

26,0±0,04

2,7(4,3)

28,5±0,04

3,0(3,5)

29,2±0,04

3,1(4,5)

0,1

5

26,0±0,02

1,7(2,3)

28,4±0,02

1,8(2,1)

29,2±0,04

1,9(1,1)

27,0±0,05

1,7(4,8)

29,0±0,04

1,9(4,1)

29,3±0,05

1,9(5,2)

0,1

При моно- и полизагрязнении доля водорастворимой меди в процентах от валового содержания с увеличением вносимой дозы снижалась в 3,7 раза (1,1-0,3 %) в ризосфере и в 3 раза (0,6-0,2 %) в общей массе почвы; цинка – в 4 раза (7,2-1,8 %) и в 3,8 раза (6,2-1,6 %); кадмия – в 3,6 раза (4,7-1,3 %) и в 3 раза (3,4-1,1 %) соответственно. Процентное содержание водорастворимого свинца от валового количества с увеличением дозы при монозагрязнении снижалось в 3,8 раза (2,7-0,7 %) в ризосфере и в 2 раза (1,2-0,6 %) в общей массе почвы; при полизагрязнении − в 4,2 раза почвы (1,7-0,4 %, 1,3-0,3 %) как в ризосфере, так и в общей массе.

Таким образом, по степени подвижности водорастворимых соединений в исследуемых почвенных образцах металлы составляют убывающий ряд: Cd > Zn > Pb > Cu.

Содержание водорастворимых соединений металлов в ризосфере и в общей массе почвы характеризовалось наиболее высокими значениями коэффициента вариации (%): меди − 6-50; цинка – 2,1-33,3; свинца − 2,5-33,3; кадмия − 2,9-66,7.

Концентрация водорастворимой формы металлов с увеличением вносимой дозы возрастала относительно контроля: для меди – при моно- и полизагрязнении в ризосфере в 2,8-3,8 раза и в общей массе почвы в 2,5-5,5 раза; для цинка – при моно- и полизагрязнении в 40,8-48,7 и в 80-86,7 раза соответственно; для свинца – при монозагрязнении в ризосфере в 3-4 раза и в общей почве в 2-3 раза, при полизагрязнении в 1,6-1,8 и 1,3-1,7 раза соответственно раза; для кадмия – при монозагрязнении в 50-66,7 раза в ризосфере и в 100-170 раз в общей почве, при полизагрязнении - в 110-170 и 120-170 раз соответственно.

Таблица 19

Концентрация водорастворимой формы свинца и кадмия в ризосфере проростков при искусственном загрязнении, мг/кг

Доза ПДК

Общая почва

Ячмень

Общая почва

Пшеница

Р, %

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Почва с поверхности корня

Свинец (монозагрязнение)

0

0,5±0,05

0,7(33,3)

0,4±0,04

2,1(2,5)

0,5±0,04

2,6(2,0)

0,3±0,06

0,6(33,3)

0,5±0,05

2,6(20,0)

0,5±0,04

2,5(20,0)

1

0,6±0,04

1,2(16,7)

1,0±0,05

1,9(10,0)

1,4±0,06

2,7(7,1)

0,6±0,04

1,2(16,7)

1,0±0,05

1,9(10,0)

1,4±0,05

2,7(7,1)

3

0,7±0,05

0,6(14,2)

1,1±0,04

1,0(9,1)

1,8±0,04

1,6(5,6)

0,7±0,05

0,6(14,3)

1,2±0,04

1,1(8,3)

1,8±0,04

1,6(5,0)

5

1,0±0,07

0,6(10,0)

1,3±0,04

0,7(7,7)

2,1±0,04

1,2(4,8)

1,0±0,06

0,6(10,0)

1,3±0,02

0,7(7,7)

2,0±0,03

1,1(5,0)

Свинец (полизагрязнение)

1

0,4±0,05

0,8(25,0)

0,6±0,05

1,2(16,7)

0,8±0,04

1,6(12,5)

0,5±0,05

0,9(20,0)

0,7±0,04

1,3(14,3)

0,9±0,05

1,7(11,1)

3

0,5±0,04

0,4(20,0)

0,7±0,04

0,6(14,3)

0,8±0,03

0,7(12,5)

0,5±0,05

0,4(20,0)

0,7±0,02

0,6(14,3)

0,9±0,03

0,8(11,1)

5

0,5±0,04

0,3(20,0)

0,8±0,04

0,4(12,5)

0,9±0,03

0,5(11,1)

0,5±0,05

0,3(20,0)

0,8±0,03

0,4(12,5)

0,9±0,05

0,5(11,1)

Кадмий (монозагрязнение)

0

0,001±0,05

0,2(10,0)

0,003±0,04

0,5(66,7)

0,003±0,03

0,5(66,7)

0,001±0,05

0,2(20,0)

0,003±0,06

0,5(66,7)

0,004±0,05

0,7(50,0)

1

0,10±0,05

3,0(10,0)

0,13±0,02

3,8(15,4)

0,15±0,03

4,4(20,0)

0,10±0,04

3,0(30,0)

0,13±0,05

3,8(7,7)

0,15±0,06

4,4(6,7)

3

0,4±0,06

1,5(7,1)

0,16±0,04

1,7(18,7)

0,16±0,03

1,7(12,5)

0,14±0,04

1,5(14,2)

0,18±0,05

2,0(5,6)

0,20±0,05

2,1(10,0)

5

0,17±0,05

1,1(5,9)

0,19±0,04

1,2(10,7)

0,20±0,03

1,3(15,0)

0,17±0,04

1,1(17,6)

0,20±0,05

1,3(5,0)

0,21±0,04

1,3(4,8)

Кадмий (полизагрязнение)

1

0,12±0,04

3,4(8,3)

0,15±0,03

4,2(13,3)

0,17±0,02

4,7(11,8)

0,12±0,04

3,4(8,3)

0,15±0,05

4,2(6,7)

0,15±0,05

4,2(6,7)

3

0,16±0,05

1,7(6,3)

0,18±0,03

1,9(11,1)

0,20±0,04

2,1(20,0)

0,17±0,01

1,8(11,8)

0,20±0,04

2,1(5,0)

0,20±0,05

2,1(5,0)

5

0,17±0,05

1,1(5,9)

0,31±0,01

1,9(6,5)

0,33±0,04

2,1(12,2)

0,17±0,01

1,2(33,3)

0,32±0,06

2,1(6,3)

0,34±0,02

2,2(2,9)

Из четырех металлов только содержание водорастворимой формы цинка в ризосфере проростков было достоверно выше в 1,1 раза по сравнению с общей массой почвы во всех вариантах моно- и полизагрязнения. Превышение концентрации водорастворимых соединений меди, свинца и кадмия в ризосфере проростков относительно общей массы почвы было статистически незначимым (рис. 11, 12, 13, 14).

Наблюдаемое в опытах накопление подвижных форм соединений ТМ в ризосфере - зоне контакта корневой системы проростков и почвы, может быть вызвано несколькими факторами. Во-первых, согласно концептуальной модели почва ризосферы характеризуется большей емкостью катионного обмена, большим содержанием глинистых минералов, оксидов железа и алюминия [183, 184]. Во-вторых, плотность скелета почвы в непосредственной близости от корня увеличивается по сравнению с исходной [70, 171]. Степень такого уплотнения почвы зависит от типа корней, скорости роста и физических свойств почвы. С увеличением плотности почвы возрастает концентрация ионов, адсорбированных твердой фазой [7]. Также известно, что под действием корневых выделений повышается поглотительная способность почвы [70]. В-третьих, корневые выделения растений содержат целый ряд органических веществ с очень сильной комплексообразующей способностью (аминокислоты, низкомолекулярные органические кислоты, углеводы и др.) [45, 90, 111, 183]. Попадая в прилегающий к корням слой почвы, экзометаболиты активно связывают свободные ионы ТМ в комплексы. Таким образом, прикорневой слой почвы насыщается комплексными соединениями ТМ. В результате процесс накопления подвижных соединений ТМ в ризосфере проростков сопровождается частичной их детоксикацией. Это является одной из важнейших экологических функций ризосферы.

Сопоставляя данные эксперимента, следует отметить, что интенсивность накопления подвижных форм соединений Cu, Zn, Pb и Cd в ризосфере проростков заметно снижается с увеличением вносимой дозы металлов, очевидно вследствие нарушения барьерных функций мембран поверхностных клеток корня в условиях химического стресса и усиления процесса поглощения.

Рис. 11. Концентрация водорастворимой формы Cu в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 12. Концентрация водорастворимой формы Zn в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 13. Концентрация водорастворимой формы Cd в ризосфере проростков, мг/кг

Рис. 14. Концентрация водорастворимой формы Pb в ризосфере проростков, мг/кг

Содержание подвижных форм металлов в почве и их возможное поглощение растением тесно связаны. Данную связь количественно характеризует фактор биологической доступности (BF). В таблицах 20 – 23 представлены значения факторов биологической доступности подвижных соединений ТМ в ризосфере и в общей массе почвы.

При моно- и полизагрязнении с увеличением вносимой дозы значения факторов биологической доступности всех подвижных соединений меди в ризосфере и общей массе почвы снижались в 2-3 раза (табл. 20).

Значения факторов биологической доступности кислоторастворимой и обменной форм цинка во всех почвенных фракциях с увеличением вносимой дозы возрастали в 1,2 и в 1,5-1,7 раза соответственно, тогда как для водорастворимой формы снижались в 3,7-3,9 раза (табл. 21).

Показатели биологической доступности кислоторастворимой формы свинца в ризосфере и общей массе почвы при моно- и полизагрязнении с увеличением вносимой дозы снижались в 1,2-3 раза. Доступность обменной и водорастворимой форм свинца в почвенных фракциях при монозагрязнении с увеличением дозы снижались в 1-2 раза; при полизагрязнении - при дозах 1 и 3 ПДК снижались в 1-2 раза, затем повышались при дозе 5 ПДК в 1-2 раза
(табл. 22).

Показатели биологической доступности кислоторастворимой и водорастворимой форм кадмия в почвенных фракциях при моно- и полизагрязнении с увеличением нагрузки снижались в 1,2 и в 2-3 раза соответственно; для обменной формы металла − при дозах 1 и 3 ПДК повышались в 1,3-1,6 раза, а при дозе 5 ПДК снижались в 1-1,3 раза (табл. 23).

Во всех вариантах опыта значения факторов биологической доступности подвижных форм ТМ в ризосфере проростков превышали аналогичные показатели в общей массе почвы: для меди – в 1-1,6 раза; для цинка – в 1-2 раза; для свинца – в 1-3,7 раза; для кадмия – в 1-4,7 раза.

Установлены положительные корреляционные зависимости между вносимой дозой металлов и концентрацией их подвижных форм в ризосфере проростков.

Таблица 20

Факторы биологической доступности (BF) меди в ризосфере проростков, %

Доза

(ПДК)

Кислоторастворимая форма

Обменная форма

Водорастворимая форма

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

0

13,2/13,0

12/12,3

9,4/9,5

7,6/7,4

1/1

0,6/0,6

Монозагрязнение

1

10,6/10,5

10,0/10,0

5,8/6,1

4,7/4,7

0,7/0,6

0,4/0,3

3

4,5/4,5

4,4/4,1

3,4/3,8

2,8/2,8

0,3/0,3

0,2/0,2

5

2,8/2,8

2,5/2,5

2,4/2,4

1,9/1,9

0,3/0,3

0,2/0,2

Полизагрязнение

1

11,3/11,0

10,0/10,0

6,6/6,5

5,4/5,5

0,9/0,8

0,4/0,5

3

4,4/4,5

4,1/3,9

4,0/3,9

3,2/3,2

0,4/0,4

0,2/0,2

5

2,8/2,8

2,5/2,5

2,5/2,5

2,1/2,0

0,3/0,3

0,2/0,2

Примечание к таблицам 20, 21, 22, 23: в числителе – BF для ризосферы ячменя и соответствующей общей массы почвы, в знаменателе – для ризосферы пшеницы и соответствующей общей массы почвы.

Таблица 21

Факторы биологической доступности (BF) цинка в ризосфере проростков, %

Доза

(ПДК)

Кислоторастворимая форма

Обменная форма

Водорастворимая форма

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

0

4,8/5,0

4,2/4,2

2,9/3,1

2,3/2,1

0,8/0,8

0,4/0,4

Монозагрязнение

1

28,1/28,8

21,1/21,2

14,0/14,0

10,5/10,7

7,1/7,1

6,8/6,5

3

30,0/30,3

27,3/27,3

14,7/14,7

11,8/11,8

2,8/2,8

2,5/2,5

5

31,7/31,7

27,5/27,7

19,0/19,0

16,8/16,8

1,8/1,8

1,6/1,7

Полизагрязнение

1

26,5/26,5

20,3/20,7

12,8/12,4

8,9/8,9

6,8/6,8

6,2/6,2

3

28,6/30,0

25,0/24,7

13,1/13,3

10,3/10,3

3,0/3,0

2,7/2,7

5

28,8/28,8

26,5/26,5

17,7/17,8

15,5/15,5

1,8/1,9

1,7/1,7

Таблица 22

Факторы биологической доступности (BF) свинца в ризосфере проростков, %

Доза

(ПДК)

Кислоторастворимая форма

Обменная форма

Водорастворимая форма

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

0

10,5/10,0

8,9/8,4

3,7/3,3

3,3/2,6

2,4/2,5

1,7/1,6

Монозагрязнение

1

8,7/9,5

6,9/6,7

3,0/3,2

1,7/2,4

2,3/2,3

1,2/1,2

3

4,4/5,0

3,9/3,4

2,8/3,2

1,3/1,4

1,3/1,3

0,6/0,6

5

3,6/4,3

2,5/2,3

2,5/3,0

0,7/0,9

1,0/0,9

0,6/0,6

Полизагрязнение

1

24,5/26,0

6,7/7,3

11,2/11,6

3,2/3,1

1,4/1,5

0,8/1,0

3

23,0/24,0

11,8/11,6

5,9/6,5

2,0/2,0

0,7/0,7

0,4/0,4

5

19,0/19,6

8,9/8,9

11,6/12,0

3,3/3,3

0,5/0,5

0,3/0,3

Таблица 23

Факторы биологической доступности (BF) кадмия в ризосфере проростков, %

Доза

(ПДК)

Кислоторастворимая форма

Обменная форма

Водорастворимая форма

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

0

48,0/47,0

34,0/35,0

7,5/8,5

3,5/2,8

0,5/0,6

0,2/0,2

Монозагрязнение

1

32,0/31,8

18,2/19,0

20,0/20,0

12,0/11,3

4,1/4,1

3,0/3,0

3

40,0/39,0

22,2/22,0

27,0/28,0

18,0/18,0

1,7/2,0

1,5/1,5

5

32,0/32,5

21,6/22,0

23,0/23,0

17,0/16,6

1,2/1,3

1,1/1,1

Полизагрязнение

1

56,5/57,0

45,8/45,0

36,8/34,0

29,0/27,0

4,8/4,2

3,6/3,4

3

47,0/46,0

45,0/45,0

43,0/44,0

39,0/39,0

2,0/2,1

1,7/1,8

5

47,8/47,0

34,0/34,0

41,5/42,5

29,0/29,0

2,1/2,1

1,1/1,2

Концентрация кислоторастворимой формы всех металлов в ризосфере ячменя и пшеницы тесно коррелировала с вносимой дозой при монозагрязнении. В варианте с полизагрязнением тесная корреляционная связь была характерна для соединений цинка, свинца и кадмия, тогда как для меди она имела среднюю силу в ризосфере пшеницы и слабую − в ризосфере ячменя. В общей массе почвы аналогичная корреляционная зависимость при моно- и полизагрязнении для меди характеризовалась как очень слабая, а для цинка, свинца и кадмия была высокой (табл. 24).

Как видно из таблицы 24, концентрация обменной формы всех исследуемых металлов в условиях моно- и полиэлементного загрязнения в ризосфере проростков и общей почве очень тесно коррелировала с вносимой дозой.

Таблица 24

Корреляционная зависимость между содержанием подвижных форм ТМ и вносимой дозой в ризосфере проростков при искусственном загрязнении

ТМ

Кислоторастворимая форма

Обменная форма

Водорастворимая форма

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Общая почва

Ризосфера

Пшеница

Ячмень

Пшеница

Ячмень

Пшеница

Ячмень

Монозагрязнение

Cu

0,11

0,9

0,91

0,95

0,89

0,97

0,8

0,85

0,9

Zn

0,9

0,9

0,9

0,98

0,99

0,99

0,58

0,62

0,55

Pb

0,83

0,96

0,93

0,83

0,99

0,99

0,94

0,91

0,79

Cd

0,9

0,98

0,99

0,99

0,98

0,98

0,89

0,89

0,84

Полизагрязнение

Cu

0,17

0,75

0,4

0,88

0,87

0,86

0,59

0,5

0,59

Zn

0,9

0,9

0,9

0,98

0,99

0,99

0,82

0,82

0,83

Pb

0,95

0,98

0,98

0,93

0,9

0,9

0,9

0,94

0,9

Cd

0,91

0,9

0,9

0,95

0,9

0,98

0,86

0,95

0,95

В ризосфере проростков и общей массе почвы между вносимой дозой и концентрацией водорастворимых соединений меди, свинца и кадмия при монозагрязнении установлена высокая корреляционная зависимость, а для цинка – средней силы. При полизагрязнении в исследуемых почвенных фракциях аналогичная корреляционная связь для цинка, свинца и кадмия имела высокие значения коэффициентов, для меди – средние.