Содержание Cu, Zn, Pb, Cd в биомассе проростков в условиях моно и полиэлементного загрязнения


В результате исследований установлено, что содержание ТМ в проростках в условиях моно- и полиэлементного загрязнения при всех вносимых дозах увеличивалось от надземной части к корням, то есть, имело акропетальный характер.

В контрольных вариантах проростки накапливали ТМ в сравнительно небольших количествах (мг/кг сухого вещества): медь – 3,5-4,5 (надземная часть) и 13,0-15,0 (корни); цинк – 24,5-29,5 (надземная часть) и 34,8-37,0 (корни); свинец – 2,7-2,9 (надземная часть) и 3,5-3,9 (корни); кадмий – 0,016-0,023 (надземная часть) и 0,110-0,102 (корни).

С увеличением вносимой дозы меди концентрация ее в проростках составила (мг/кг сухого вещества): при монозагрязнении в ячмене - 6-10,4 (надземная часть) и 33,4-65,3 (корни), в пшенице – 4-9,7 (надземная часть) и 25,-55,5 (корни); при полизагрязнении в ячмене – 7,9-13,7 (надземная часть) и 38-70,0 (корни) мг/кг; в пшенице – 5,2-11,5 (надземная часть) и 30-62,3 (корни) (табл. 28).

Таблица 28

Содержание меди в биомассе проростков при искусственном загрязнении,

мг/кг сухого вещества

Доза

(ПДК)

Ячмень

Пшеница

Надземная часть

Корень

Надземная часть

Корень

0

4,5

15,0

3,5

13,0

Монозагрязнение

1

6,0

33,4

4,0

25,0

3

9,0

50,8

6,7

38,5

5

10,4

65,3

9,7

55,5

Полизагрязнение

1

7,9

38,0

5,2

30,0

3

10,7

61,0

8,8

42,0

5

13,7

70,7

11,5

62,3

ПДК – 15 [155]

Таким образом, в биомассе проростков ячменя концентрация меди была выше в 1,3-1,5 раза по сравнению с проростками пшеницы.

По сравнению с контролем содержание меди в проростках с увеличением вносимой дозы возросло: при монозагрязнении в ячмене в 1,3-2,3 раза в надземной части и в 2,-4,3 раза в корнях, в пшенице – в 1,1-2,8 и 1,9-4,3 раза соответственно; при полизагрязнении – в ячмене в 1,7-3 раза в надземной части и в 1,9-4,3 раза в корнях, в пшенице – в 1,5-3,3 и 2,3-4,8 раза соответственно.

Превышение ПДК меди установлено только в корнях проростков: при монозагрязнении в 2-4 раза, при полизагрязнении – в 2,5-4,7 раза.

Концентрация цинка в проростках с увеличением вносимой дозы изменялась в следующих пределах (мг/кг сухого вещества): при монозагрязнении в ячмене – 29,4-120,5 (надземная часть) и 55,3-185,7 (корни), в пшенице – 34-138,7(надземная часть) и 60,2-196,4 (корни); при полизагрязнении в ячмене – 38,5-156,7 (надземная часть) и 82,9-249,8 (корни), в пшенице – 44,2-171 (надземная часть) и 90,3-256,6 (корни) (табл. 29).

В целом, концентрация цинка в биомассе проростков пшеницы была всего в 1 раз выше, чем в биомассе ячменя.

Повышение концентрации цинка в проростках ячменя и пшеницы с увеличением вносимой дозы относительно контроля составило: при монозагрязнении – 1,2-4,9 раза в надземной части и 1,6-5,3 раза в корнях; при полизагрязнении – 1,6-6 и 2,4-7 раз соответственно.

Таблица 29

Содержание цинка в проростках при искусственном загрязнении,

мг/кг сухого вещества

Доза

(ПДК)

Ячмень

Пшеница

Надземная часть

Корень

Надземная часть

Корень

0

24,5

34,8

29,5

37,0

Монозагрязнение

1

29,4

55,3

34,0

60,2

3

85,8

132,2

96,2

144,0

5

120,5

185,7

138,7

196,4

Полизагрязнение

1

38,5

82,9

44,2

90,3

3

103,0

159,5

110,7

170,0

5

156,7

249,8

171,0

256,6

ПДК – 50 [155]

Как показали результаты исследования, содержание цинка в проростках ячменя и пшеницы было выше предельно допустимых значений: при дозе внесения 1 ПДК только в корнях – в 1,2-1,5 раза; при дозе 2 ПДК – в 1,3-2 раза в надземной части и в 2,6-3 раза в корнях; при дозе 5 ПДК – в 2,4-3 и 3,5-4,8 раза соответственно.

Содержание свинца в органах проростков изменялось в следующих пределах (мг/кг сухого вещества): при монозагрязнении в ячмене – 3,9-4 (надземная часть) и 22-43 (корни), в пшенице – 4-4,2 (надземная часть) и 24-45 (корни); при полизагрязнении в ячмене – 3,9-4,2 (надземная часть) и 25-45 (корни), в пшенице – 4-4,3 (надземная часть) и 27-47 (корни) (табл. 30).

Таким образом, содержание свинца в биомассе проростков ячменя и пшеницы не имело существенных различий.

По сравнению с контролем содержание свинца в проростках ячменя и пшеницы повышалось с увеличением вносимой дозы при моно- и полизагрязнении в 1,5 раза в надземной части и в 6,3-12 раз в корнях.

Согласно таблице 30, для содержания свинца превышение предельно допустимого уровня в условиях моно- и полизагрязнения было характерно только в корнях проростков: при дозе 1 ПДК – в 4-5 раз, при 2 ПДК - 6 раз, при дозе 5 ПДК – 9 раз.

Таблица 30

Содержание Pb в проростках при искусственном загрязнении,

мг/кг сухого вещества

Доза

(ПДК)

Ячмень

Пшеница

Надземная часть

Корень

Надземная часть

Корень

0

2,7

3,5

2,9

3,9

Монозагрязнение

1

3,9

22,0

4,0

24,0

3

3,9

28,0

4,1

31,0

5

4,0

43,0

4,2

45,0

Полизагрязнение

1

3,9

25,0

4,0

27,0

3

4,1

32,0

4,1

34,0

5

4,2

45,0

4,3

47,0

ПДК и МДУ – 5 [155]

Концентрация кадмия в проростках с увеличением вносимой дозы металла также варьировала (мг/кг сухого вещества): при монозагрязнении в ячмене – 0,034-0,081 (надземная часть) и 0,165-0,398 (корни), в пшенице – 0,021-0,070 (надземная часть) и 0,157-0,385 (корни); при полизагрязнении в ячмене – 0,058-0,138 (надземная часть) и 0,197-0,452 (корни), в пшенице – 0,051-0,126 (надземная часть) и 0,185-0,443 (корни) (табл. 31).

Таблица 31

Содержание кадмия в проростках при искусственном загрязнении,

мг/кг сухого вещества

Доза

(ПДК)

Ячмень

Пшеница

Надземная часть

Корень

Надземная часть

Корень

0

0,023

0,110

0,016

0,102

Монозагрязнение

1

0,034

0,165

0,021

0,157

3

0,053

0,286

0,042

0,255

5

0,081

0,398

0,070

0,385

Полизагрязнение

1

0,058

0,197

0,051

0,185

3

0,086

0,312

0,074

0,295

5

0,138

0,452

0,126

0,443

ПДК – 1 [155]

В проростках ячменя содержание кадмия, по сравнению с пшеницей, было выше в 1-1,5 раза.

Количество кадмия в проростках ячменя и пшеницы с увеличением вносимой дозы возрастало: при монозагрязнении – в 1,5-4 раза в надземной части и в корнях; при полизагрязнении – в 2,5-7 раз надземной части и в 1,8-4 раза в корнях.

Согласно полученным данным, превышение ПДК в органах проростков при всех дозах моно- и полиэлементного загрязнения не выявлено.

На основании изложенного материала необходимо отметить, что содержание ТМ в проростках при монозагрязнении было ниже, чем при совместном внесении металлов, особенно для цинка и кадмия. Вероятно, это обусловлено синергизмом ТМ при их совместном поступлении в растения [14, 149].

Для количественной оценки перехода поллютантов в проростки рассчитаны коэффициенты накопления (Кн) относительно ризосферы и общей массы почвы для всех ТМ (приложение 3-6).

Органы проростков по значениям коэффициентов накопления ТМ при всех дозах моно- и полизагрязнения образуют следующий убывающий ряд: корни > надземная часть.

Подвижные формы ТМ в исследуемых почвенных фракциях при всех дозах моно- и полизагрязнения по величине коэффициентов накопления составляют следующий убывающий ряд: водорастворимая > обменная > кислоторастворимая.

Значения коэффициентов накопления меди при моно- и полизагрязнении практически не имели разницы и с увеличением вносимой дозы металла (от 1 до 5 ПДК) возрастали в 1-1,5 раза (приложение 3).

Значения коэффициентов накопления цинка при всех дозах полизагрязнения были выше в 1,2-1,5 раза, чем при монозагрязнении. С увеличением вносимой дозы цинка величины коэффициентов накопления металла возрастали только относительно водорастворимой формы в 1,3-2 раза (приложение 4).

Значения коэффициентов накопления свинца в почвенных фракциях при полизагрязнении были выше в 1-2 раза, чем при монозагрязнении. С увеличением вносимой дозы значения коэффициентов накопления свинца для всех органов проростков, рассчитанные относительно кислоторастворимой и обменной формы металла, снижались в 1-2 раза. Величины коэффициентов накопления свинца для корней проростков, рассчитанные относительно водорастворимой формы металла, возрастали в 1,5-2 раза с увеличением дозы (приложение 5).

Коэффициенты накопления кадмия в условиях моно- и полизагрязнения имели практически одинаковые значения. С увеличением вносимой дозы значения коэффициентов накопления кадмия относительно кислоторастворимой и обменной формы металла снижались в 1-3 раза, тогда как значения коэффициентов накопления относительно водорастворимой формы возрастали в 1-2 раза (приложение 6).

В целом, коэффициенты накопления ТМ относительно общей массы проростков превышали аналогичные показатели относительно ризосферы в 1-2,5 раза, но в некоторых случаях были равными.

Корреляция между содержанием ТМ в биомассе проростков и концентрацией кислоторастворимой формы ТМ в почвенных фракциях имела следующие показатели: для меди и свинца – r=0,5 в общей массе почвы и r=0,53-0,6 в ризосфере; для цинка и кадмия – r=0,92-0,96 и r=0,94-0,98 соответственно.

Корреляция между содержанием ТМ в биомассе проростков и концентрацией обменной формы ТМ в почвенных фракциях имела следующие показатели: для меди, цинка и кадмия – r=0,8-0,94 в общей массе почвы и r=0,8-0,96 в ризосфере; для свинца – r=0,45 и r=0,5 соответственно.

Корреляция между содержанием ТМ в биомассе проростков и концентрацией водорастворимой формы ТМ в почвенных фракциях имела следующие показатели: для меди – r=0,7-0,8 в общей массе почвы и r=0,4-0,5 в ризосфере; для цинка – r=0,59-0,65 и r=0,6-0,66; для свинца и кадмия – r=0,74-0,88 и r=0,75-0,91 соответственно.

В целом, в условиях искусственного загрязнения темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы коэффиценты корреляции между содержанием ТМ в биомассе проростков и концентрацией подвижных форм ТМ в ризосфере были в 1-1,2 раза выше по сравнению с общей массой почвы.

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что биохимические процессы в ризосфере оказывают влияние на количество извлекаемых из почвы растениями ТМ.