Аккумуляция и миграция тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях антропогенного загрязнения городской среды

Александр Сергеевич Петухов, Татьяна Анатольевна Кремлева, Галина Александровна Петухова, Николай Александрович Хритохин, Alexander Petukhov, Tatyana Kremleva, Galina Petukhova, Nikolai Khritokhin

Аннотация


Изучено содержание тяжелых металлов (Cu, Zn, Fe, Mn, Pb, Cd) в почвах и мать-и-мачехе вблизи различных промышленных предприятий г. Тюмени методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Пробы почв и растений были отобраны на условно-чистом участке, вблизи автотрассы, а также из районов металлургического, моторостроительного, нефтеперерабатывающего и аккумуляторного завода. Содержание тяжелых металлов в мать-и-мачехе анализировали в растениях без обработки и предварительно отмытых дистиллированной водой. В изученных пробах почв г. Тюмени выявлено превышение фоновых значений Cu, Zn, Fe, Mn и Pb. Содержание Pb в почве вблизи аккумуляторного завода превышало ПДК. Доля подвижных форм тяжелых металлов в почве убывала в следующем ряду: Mn>Zn>Cu>Fe. Наиболее высокие концентрации всех тяжелых металлов в почве наблюдались в районе аккумуляторного и металлургического заводов. Транслокация изученных тяжелых металлов растениями убывала в ряду Fe>Zn>Cu>Mn>Pb>Cd. Наиболее интенсивная аккумуляция всех металлов растениями наблюдалась в районе металлургического завода. Между содержанием тяжелых металлов в почвах и растениях были зарегистрированы положительные корреляции.  Обработка растений дистиллированной водой перед анализом привела к снижению содержания Cu, Zn, Fe, Mn в пробах от 1,1 до 3,5 раз. В наибольшей степени этот эффект был характерен для автотрассы и металлургического предприятия. Это указывает на аккумуляцию тяжелых металлов на поверхности растений наряду с поглощением из почвы. Среди изученных тяжелых металлов Fe оказалось наиболее склонным к аэротехногенной аккумуляцией растениями.


Ключевые слова


формы тяжелых металлов; воздушный перенос; Tussilago farfara L.; фактор биоконцентрации; аккумуляция; городская среда

Полный текст:

PDF

Литература


Берсенева А. Г. Содержание тяжелых металлов в почвах на территориях промышленных предприятий города Тюмени // Вестник КрасГАУ. 2015. № 6. C. 41-44.

Воскресенская О. Л., Воскресенский В. С., Алябышева Е. А. Накопление тяжелых металлов почвой и растениями в местах сбора и временного хранения твердых бытовых отходов // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. C. 40-46.

Ермакова Н. А., Архипова А. Р., Крапотина П. В., Сиюткина А. Ю., Фахрутдинова Л. К. Гидрохимическое состояние тюменских источников хозяйственно-питьевого водоснабжения в весенне-летний период // Вестник ТюмГУ. Экология и природопользование. 2014. № 12. С. 138-149.

Каббата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 440 с.

Копылова Л. В. Аккумуляция железа и марганца в листьях древесных растений в техногенных районах Забайкальского края // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1. С. 709-712.

Копылова Л.В., Лескова О.А. Содержание железа в некоторых природных объектах в условиях антропогенной нагрузки (Забайкальский край) // Современные проблемы науки и образования. 2016. №6. С. 1-8.

Петухов А.С., Хритохин Н.А., Петухова Г.А., Кудрявцев А.А. Транслокация меди, цинка, железа и марганца в ткани овса посевного (Avena sativa L., 1753) // Известия Саратовского университета. Новая Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. № 1. С. 65 – 70. DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-1-65-70

Скипин Л.Н., Ваймер А.А., Квашнина Ю.А., Судакова И.К. Загрязнение кадмием и свинцом почв в зоне автомагистрали // Плодородие. 2007. №3. С. 37-38.

Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. 194 с.

Трубина М. Р., Воробейчик Е. Л. Содержание тяжелых металлов в лекарственных растениях в зоне аэротехногенного воздействия Среднеуральского медеплавильного завода // Растительные ресурсы. 2013. Т. 49. № 2. С. 203-222.

Шигабаева Г. Н. Тяжелые металлы в почвах некоторых районов г. Тюмени // Вестник ТюмГУ. Экология и природопользование. 2015. Т. 2. № 2. С. 92-102.

Andresen E., Peiter E., Kupper H. Trace metal metabolism in plants // Journal of Experimental Botany. 2018. Vol. 69, no. 5. P. 909-954. DOI: 10.1093/jxb/erx465

Appenroth K.J. Definition of “Heavy Metals” and their role in biological systems // Soil Heavy Metals. Soil Biology. 2009. Vol 19. P. 19-29. DOI: 10.1007/978-3-642-02436-8_2

Barsova N., Yakimenko O., Tolpeshta I., Motuzova G. Current state and dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation – a review // Environmental Pollution. 2019. No. 249. P. 200-207. DOI:10.1016/j.envpol.2019.03.020

Brunetti G., Soler-Rovira P., Farrag K. Tolerance and accumulation of heavy metals by wild plant species grown in contaminated soils in Apulia region, Southern Italy // Plant Soil. 2008. No. 318. P. 285-298. DOI: 10.1007/s11104-008-9838-3

Chaplygin V., Minkina T., Mandzhieva S. et al. The effect of technogenic emissions on the heavy metals accumulation by herbaceous plants // Environ Monit Assess. 2018. No. 190. P. 124. DOI: 10.1007/s10661-018-6489-6

Demkova L., Arvay J., Bobulska L. et al Accumulation and environmental risk assessment of heavy metals in soil and plants of four different ecosystems in a former polymetallic ores mining and smelter area // Journal of Environmental Science and Health. 2017. Vol. 52, no. 5. P. 479-490. DOI: 10.1080/10934529.2016.1274169

Edelstein M., Ben-Hur M. Heavy metals and metalloids: sources, risks and strategies to reduce their accumulation in horticultural crops // Scientia Horticulturae. 2018. No. 234. P. 431-444. DOI: 10.1016/j.scienta.2017.12.039

Galal T. M., Shehata H. S. Bioaccumulation and translocation of heavy metals by Plantago major L. grown in contaminated soils under the effect of traffic pollution // Ecological Indicators. 2015. No. 48. P. 244-251. DOI: 10.1016/j.ecolind.2014.08.013

Glavac N. K., Djogo S., Razis S., Kreft S., Veber M. Accumulation of heavy metals from soils in medicinal plants // Arh Hig Rada Toksikol. 2017. No. 68. P. 236-244. DOI: 10.1515/aiht-2017-68-2990

Kim H.S., Kim K.R., Kim W.Il., Owens G., Kim K.H. Influence of road proximity on the concentrations of heavy metals in Korean urban agricultural soils and crops // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2016. No. 72. P. 260-268. DOI: 10.1007/s00244-016-0344-y

Kupper H., Andresen E. Mechanisms of metal toxicity in plants // Metallomics. 2016. No. 8. P. 269-285. DOI: 10.1039/C5MT00244C

Li M. S., Luo Y. P., Su Z. Y. Heavy metal concentrations in soils and plant accumulation in a restored manganese mineland in Guangxi, South China // Environmental Pollution. 2007. Vol. 147. N 1. P. 168-175 DOI: 10.1016/j.envpol.2006.08.006

Meers E., Ruttens A., Geebelen W. et al. Potential use of the plant antioxidant network for environmental exposure assessment of heavy metals in soil // Environ Monit Asses. 2005. No. 120. P. 243-267. DOI: 10.1007/s10661-005-9059-7

Nagajyoti P. C., Lee K. D., Sreekanth T. V. M. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review // Environ Chem Lett. 2010. No. 8. P. 199-216. DOI: 10.1007/s10311-010-0297-8

Nouri J., Khorasani N., Lorestani B., Karami M., Hassani A. H., Yosefi N. Accumulation of heavy metals in soil and uptake by plant species with phytoremediation potential // Environ Earth Sci. 2009. No. 59. P. 315-323. DOI: 10.1007/s12665-009-0028-2

Rai P. K, Lee S. S., Zhang M., Tsang Y. F., Kim K. Heavy metals in food crops: health risks, fate, mechanisms and management // Environment International. 2019. No. 125. P. 365-385. DOI: 10.1016/j.envint.2019.01.067

Rehman M., Liu L., Wang Q., Saleem M.H., Bashir S., Ullah S. Copper environmental toxicology, recent advances, and future outlook: a review // Environmental science and pollution research. 2009. No. 26. P. 18003-18016. DOI: 10.1007/s11356-019-05073-6

Roy M., McDonald L. M. Metal uptake in plants and health risk assessment in metal-contaminated smelter soils // Land Degradation & Development. 2013. N 26. P. 785-792. DOI: 10.1002/ldr.2237

Rudnick R. L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise of Geochemistry. 2003. No. 3. P. 1-64. DOI: 10.1016/B0-08-043751-6/03016-4

Sulaiman F. R., Hamzah H. A. Heavy metals accumulation in suburban roadside plants of a tropical area (Jengka, Malaysia) // Ecological Processes. 2018. No. 7. P. 28. DOI: 10.1186/s13717-018-0139-3

Swercz A., Zajecka E. Accumulation of heavy metals in the urban soils of the city Skarzysko-Kamienna (Poland) with regard to land use // Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences. 2018. Vol. 13, no. 1. P. 249-266. DOI: 10.26471/cjees/2018/013/022

Wang H., Nile L., Xu Y., Lv Y. The effect of highway on heavy metal accumulation in soil in turfy swamps, Northeastern China // Water Air Soil Pollut. 2017. Vol. 228, no. 8. P. 292 DOI: 10.1007/s11270-017-3486-2

Wang Z., Qin H., Wang J. Accumulation of uranium and heavy metals in the soil-plant system in Xiazhuang uranium ore field, Guandong province, China // Environ Geochem Health. 2019. No. 41. P. 2413-2423. DOI: 10.1007/s10653-019-00286-7

Wuana R.A., Okieimen F.E. Heavy metals in contaminated soils: a review of sources, chemistry, risks and best available strategies for remediation// ISRN Ecology. 2011. DOI: 10.5402/2011/402647

Zulfiqar U., Farooq M., Hussain S. et al. Lead toxicity in plants: impacts and remediation // Journal of Environmental Management. 2019. No. 250. P. 109557. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.109557

Zwolak A., Sarzynska M., Szpyrka E., Stawarczyk K. Sources of soil pollution by heavy metals and their accumulation in vegetables: a review // Water Air Soil Pollut. 2019. No. 230. P. 164. DOI: 10.1007/s11270-019-4221-y




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eco1342

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019