Лугово-каштановые, луговые почвы антропогенно нарушенного участка Кировского района г. Махачкалы (с. Шамхал и Богатыревка), Кизилюртовского района (с. Акнада) содержат повышенное количество подвижного Pb (табл. 1, 2), которое превышает показатели фонового участка с. Тотурбийкала в 2-3 раза (Шамхал - t = 5.67, p = 0.03, Богатыревка - t = 6.46, p = 0.02, Акнада - t = 7.26, p = 0.02). Содержание Pb в надземной массе растений тысячелистника обыкновенного в с. Богатыревка превышает его количество по сравнению с фоновыми в 5 раз (t = 12.54, p = 0.006), в с. Акнада - в 4 раза (t = 8.26, p = 0.01). Содержание Cd превышено в надземной массе растений с. Богатыревка и Шамхал в 2-3 раза (t = 5, p = 0.002), а с. Акнада - в 6 раз (t = 9.89, p = 0.01; табл. 3, 4).
Исследования по содержанию ТМ в растениях тысячелистника узколистного проводились в Калмыкии (Даваева и др., 2017) и согласуются с полученными нами данными. Литературные данные (Минкина и др., 2018) по содержанию Mn (29 мг/кг), Cd (0.1 мг/кг), Pb (1 мг/кг) в надземной массе тысячелистника благородного также согласуются с полученными нами данными.
У всех видов тысячелистника равнинной зоны Дагестана (рис. 1), произрастающих на фоновых участках, максимальное количество Fe, Mn накапливается в листьях (тысячелистник обыкновенный - Fe - 475 мг/кг, Mn - 48.5 мг/кг; тысячелистник благородный - Fe - 1250 мг/кг, Mn - 48 мг/кг; тысячелистник Биберштейна - Fe - 1101, Mn - 109 мг/кг).
Таблица 4. Содержание элементов в надземной и подземной массе растений рода Achillea L. антропогенно нарушенных участков равнинной зоны Дагестана, мг/кг сухого вещества.
|
Район, населенный пункт |
Расстояние от дороги,м |
Fe |
Mn |
Pb |
Cd |
|
|
Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.) |
||||||
|
Кировский, с. Богатыревка |
10 |
336 320 |
34.3 4.9 |
1.56 0.30 |
0.09 0.05 |
|
|
Кизилюртовский, с. Акнада |
10 |
241 350 |
52.3 56.0 |
1.13 0.04 |
0.17 0.15 |
|
|
Кировский р-он г. Махачкалы, с. Шамхал |
10 |
313 720 |
503 51.0 |
0.39 0.03 |
0.07 0.02 |
|
|
Карабудахкентский, с. Манаскент |
10 |
206 236 |
33.0 53.0 |
0.82 0.43 |
0.08 0.05 |
|
|
Хасавюртовский, с. Тотурбийкала |
5 |
706 630 |
85.3 57.0 |
0.31 0.72 |
0.03 0.02 |
|
|
Тысячелистник благородный (Achillea nobilis L.) |
||||||
|
Кумторкалинский, с. Учкент |
10 |
1956 1070 |
120.6 110.0 |
2.30 1.20 |
0.19 0.08 |
|
|
Кумторкалинский, с. Учкент |
50 |
807 1630 |
27.80 45.0 |
0.84 1.28 |
0.37 0.26 |
|
|
Кизилюртовский, с. Стальское |
50 |
490 720 |
29.30 36.0 |
0.58 0.51 |
0.53 0.03 |
|
|
Тысячелистник Биберштейна (Achillea biebersteinii Afan.) |
||||||
|
Кумторкалинский, с. Учкент |
10 |
653 702 |
91.0 82.0 |
0.74 1.10 |
0.22 0.07 |
|
|
Кумторкалинский, с. Учкент |
70 |
308 1070 |
72.0 94.0 |
0.50 0.88 |
0.04 0.04 |
|
|
Кизилюртовский, с. Стальское |
50 |
736 412 |
41.0 30.0 |
1.03 0.41 |
0.25 0.30 |
|
|
МДУ для кормовых трав (Санитарные ..., 2002) |
- |
- |
- |
5.0 |
0.3 |
Примечание к таблице 4: в числителе - содержание элементов в надземной, в знаменателе - в подземной массе растений. Полужирным шрифтом выделены превышения максимально допустимого уровня (МДУ), мг/кг.
Тысячелистник обыкновенный аккумулирует наибольшие концентрации Pb (0.5 мг/кг) в корнях и Cd в соцветиях (0.06 мг/кг). Тысячелистник благородный и тысячелистник Биберштейна аккумулируют максимальное содержание Pb (0.4, 0.8 мг/кг), Cd (0.1 мг/кг) в листьях (рис. 1).
Рис. 1. Среднее содержание тяжелых металлов в органах растений рода Achillea L. фоновых участков равнинной зоны Дагестана, мг/кг. Условные обозначения: 1 - тысячелистник обыкновенный, 2 - тысячелистник благородный, 3 - тысячелистник Биберштейна.
Рис. 2. Среднее содержание тяжелых металлов в органах растений рода Achillea L антропогенно нарушенных участков равнинной зоны Дагестана, мг/кг. Условные обозначения: 1 - тысячелистник обыкновенный, 2 - тысячелистник благородный, 3 - тысячелистник Биберштейна.
Выявлены различия в содержании Pb в органах тысячелистника обыкновенного равнинной зоны в зависимости от загрязнения (рис. 2). В растениях фоновых участков Pb накапливается в корнях (0.5 мг/кг), а на загрязненных участках - в соцветиях растений (1.1 мг/кг).
Максимальные концентрации Pb на фоновых и антропогенно нарушенных участках у тысячелистника благородного (0.4, 2.5 мг/кг), тысячелистника Биберштейна (0.8, 1.2 мг/кг) содержатся в листьях.
Полученные данные позволили рассчитать коэффициенты биогеохимической подвижности изученных элементов для лекарственного сырья разных видов тысячелистника.
Значения Вх показывают, что растения природных местообитаний характеризуются высоким накоплением Fe (49.6-190.7), Pb (0.8-4.4), Cd (2-3.7), но низким Mn (0.25-0.6).
В среднем убывающий ряд Вх для растений тысячелистника обыкновенного, отобранных на незагрязненных участках, выглядит следующим образом: для надземной и подземной массы - Fe (53.6, 49.6) > Cd (3.7, 2) > Pb (0.8, 1.5) > Mn (0.3, 0.4); для надземной и подземной массы тысячелистника благородного: Fe (115.7; 190.7) > Cd (3.5; 2) > Pb (1.35; 2) > Mn (0.25; 0.35). Для тысячелистника Биберштейна для надземной - Fe (141) > Cd (3.2) > Pb (2.5) > Mn (0.5), для подземной - Fe (135.2) > Pb (4.4) > Cd (3.2) > Mn (0.6).
В антропогенно нарушенных местообитаниях наибольшие Вх отмечены для Fe (32.7-269.3), Cd (2.9-17.4), а наименьшие для Mn (0.41-0.86) и Pb (0.21-1).
В среднем убывающий ряд Вх для тысячелистника обыкновенного антропогенно нарушенных местообитаний выглядит следующим образом: для надземной массы Fe (32.7) > Cd (8.8) > Pb (0.68) > Mn (0.46), для подземной массы - Fe (39.6) > Cd (5.8) > Mn (0.41) > Pb (0.21). Для надземной и подземной массы тысячелистника благородного: Fe (269.3; 255.3) > Cd (17.4; 9.5) > Pb (0.56; 0.5) > Mn (0.5; 0.53). Для надземной и подземной массы тысячелистника Биберштейна: Fe (186.5; 224.5) > Cd (3.83; 2.9) > Pb (1; 1) > Mn (0.8; 0.86).
По величинам Вх для надземной массы растений, произрастающих в условиях загрязняющего воздействия, виды располагаются в виде следующих убывающих рядов:
Fe - тысячелистник благородный > тысячелистник Биберштейна > тысячелистник обыкновенный;
Mn - тысячелистник Биберштейна > тысячелистник благородный > тысячелистник обыкновенный;
Pb - тысячелистник Биберштейна > тысячелистник обыкновенный > тысячелистник благородный;
Cd - тысячелистник благородный > тысячелистник обыкновенный > тысячелистник Биберштейна.
Среди всех изученных видов тысячелистник благородный больше аккумулирует в надземной массе Fe, Cd, а тысячелистник Биберштейна - Pb.
Заключение
Транспортные магистрали оказывают негативное влияние на накопление ТМ в растениях тысячелистника и почвах равнинной зоны Дагестана. Содержание ТМ в растениях и почвах антропогенно нарушенных участков превышено по сравнению с образцами, отобранными на фоновых участках. Установлено накопление Fe и Mn в листьях всех видов тысячелистника, но наблюдаются различия в накоплении Pb и Cd в разных органах растений природных местообитаний. В загрязненных местообитаниях Pb накапливается в листьях и соцветиях. Для видов тысячелистника характерно более высокое поглощение Fe и Cd по сравнению с Mn и Pb.
Для всех видов тысячелистника загрязненных местообитаний Вх Cd выше 1, что означает его высокое поглощение из почвы, а Mn меньше 1, что означает слабое биологическое поглощение из почвы, а Вх Pb среднего уровня накопления (Вх = 1) у тысячелистника Биберштейна, низкого уровня у остальных видов. Максимальные значения Вх выявлены для Fe - 32.7-269.3, что свидетельствует об интенсивности поглощения элемента растениями. По рассчитанным средним значениям Вх для всех участков выявлена максимальная аккумуляция в надземной массе тысячелистника благородного Fe, Cd, у тысячелистника Биберштейна - Pb. В условиях загрязнения в растениях Achillea nobilis, отобранных в с. Учкент, с. Стальское, содержание Cd превышает МДУ в 1.2-1.7 раза.
Список литературы
1. Акаев Б.А., Атаев З.В., Гаджиев Б.С. 1996. Физическая география Дагестана. М.: Школа. 381 с.
2. Андреева И.В., Говорига В.В. 2008. К вопросу о возможных причинах высокой подвижности никеля в растениях // Агрохимия. № 6. С. 68-71.
3. Басов Ю.В., Басов А.Ю. 2010. Особенности аккумуляции тяжелых металлов гречихой в условиях техногенеза //
4. Вестник Орловского государственного аграрного университета. Т. 25. № 4. С. 39-43.
5. Веригина К.В. 1977. Инструкция по определению тяжелых металлов и фтора химическими методами в почвах, растениях и водах при изучении загрязненности окружающей среды. Почвенный институт им. В.В. Докучаева. М. 46 с.
6. ГН 2.1.7.2041-06. 2006. Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве. М. 6 с.
7. ГН 2.1.7.2511-09. 2009. Гигиенические нормативы. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М. 3 с.
8. ГОСТ 174.3.01-83. 1983. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. 3 с.
9. ГОСТ 26213-91. 1991. Почвы. Методы определения органического вещества. М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР. 8 с.
10. Говорина В.В., Ракипов Н.Г., Кео Сопхеак Лин, Сидоренкова Н.К. 2007. Содержание и распределение кадмия, свинца и никеля в растениях яровой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания и загрязнения тяжелыми металлами // Агрохимия. № 3. С. 61-67.
11. Гринкевич Н.И. 1975. Влияние геохимических факторов среды на накопление биологически активных веществ лекарственных растений. Автореф. дисс. ... докт. фармацевт. наук. М. 40 с.
12. Даваева Ц.Д., Сангаджиева О. С., Бамбаева Е.Н., Сангаджиева Л.Х. 2017. Изменение степени аккумуляции тяжелых металлов растениями сенокосов и пастбищ аридных территорий // Материалы XIX Международной научной конференции с элементами научной школы молодых ученых «Биологическое разнообразие Кавказа и Юга России». Махачкала. С. 186-188.
13. Дмитраков Л.М., Дмитракова Л.К. 2006. Транслокация свинца в растения овса // Агрохимия. № 2. С. 71-77.
14. Елькина Г.Я. 2008. Поведение меди в системе почва-растение в условиях европейского северо-востока // Агрохимия. № 6. С. 72-79.
15. Ильин В.Б. 2006. К оценке массопотока тяжелых металлов в системе почва - сельскохозяйственная культура // Агрохимия. № 3. С. 52-59.
16. Кабата-ПендиасА., Пендиас. Х. 1989. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир. 439 с.
17. Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Сорокина О.И., Гунин П.Д., Бажа С.Н., Энх-Амгалан С. 2011. Эколого-геохимическая оценка состояния древесной растительности в г. Улан-Батор (Монголия) // Аридные экосистемы. Т. 17. № 4 (49). С. 14-31.
18. Кортиков В.Н., КортиковА.В. 2002. Полная энциклопедия лекарственных растений. Ростов на Дону: Проф- Пресс. 800 с.
19. Минкина Т.М., Манджиева С.С., Чаплыгин В.А., Назаренко О.Г., Максимов А.Ю., Замулина И.В., Бурачевская М.В., Сушкова С.Н. 2018. Аккумуляция тяжелых металлов разнотравной степной растительностью по данным многолетнего мониторинга // Аридные экосистемы. Т. 24. № 3 (76). С. 43 -55. [Minkina T.M., Mandzhieva S.S., Chaplygin V.A., Nazarenko O.G., Maksimov A.Yu., Zamulina I.V., Burachevskaya M. V., Sushkova S.N. 2108. Accumulation of Heavy Metals by Forb Steppe Vegetation According to Long-Term Monitoring Data // Arid Ecosystems. Vol. 8. No. 3. P. 190-202.]
20. Перельман А.И., КасимовН.С. 1999. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000. 610 с.
21. Правила сбора и сушки лекарственных растений (сборник инструкций). 1985 / Ред. А.И. Шретер. М: Медицина. 328 с.
22. Практикум по агрохимии. Учебное пособие. 2001. 2-е изд., перераб. и доп. / Ред. В.Г. Минеев. М.: Изд-во МГУ. 689 с.
23. Разумов В.А. 1986. Справочник лаборанта-химика по анализу кормов. М.: Россельхозиздат. 303 с.
24. Санитарные правила и нормы. 2002. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Приор. 464 с.
25. Семенова В.В. 2019. Воздействие антропогенного фактора на накопление тяжелых металлов в видах рода Achillea L., произрастающих в предгорной зоне Дагестана // Экология урбанизированных территорий. М.: Камертон. № 1. С. 87-92.
26. Godzik B. 1991. Accumulation of Heavy Metals in Biscutella laevigata (Cruciferae) as a Function of Their Concentration in Substrate // Polish Botanical Studies. Vol. 2. P. 241-246.
27. Monni S., Uhlig C., Hansen E., Magel E. 2001. Ecophysiological Responses of Empetrum nigrum to Heavy Metal Pollution // Environmental Pollution. Vol. 112. P. 121-129.