Влияние автотранспортного загрязнения биотопа на биохимическую активность Arctium lappa и Plantago major

УДК 581.5 Н.Н. Кириенко, П.С. Терлеева, Г.Г. Первышина

ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОТОПА НА БИОХИМИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ARCTIUM LAPPA И PLANTAGO MAJOR

Установлено влияние автотранспортного загрязнения биотопа на содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, цинка, железа, меди) в почве и в лекарственных растениях (подорожник большой, лопух большой). Наиболее сильное превышение ПДК наблюдается по свинцу, которое составило в почвенных образцах 3,2 раза, в растительном сырье - 5,4-9,7раза.

Ключевые слова: автотранспортное загрязнение, биотоп, тяжелые металлы, подорожник большой, лопух большой.

N.N. Kiriyenko, P.S. Terleeva, G.G. Pervyshina MOTOR TRANSPORT BIOTOPE POLLUTION INFLUENCE ON BIOCHEMICAL ACTIVITY OF ARCTIUM LAPPA AND PLANTAGO MAJOR

Influence of the biotope motor transport pollution on the heavy metals (lead, cadmium, zinc, ferrum, copper) availability in soil and in medicinal plants (Arctium lappa, Plantago major) is determined. The most significant MCL excess of lead is observed. It is 3,2 times more in the soil samples and 5,4-9,7 times more in the vegetable raw materials.

Key words: motor transport pollution, biotope, heavy metals, Arctium lappa, Plantago major.

В XXI веке автотранспорт признан одним из основных загрязнителей атмосферного воздуха на нашей планете (Ермаков В.В., 2003).

В городе Красноярске от автотранспорта в атмосферу ежегодно поступает более 100 тыс. т полю-тантов, или 40% от общего количества антропогенных выбросов (Государственный доклад, 2007). Автомобильные выхлопы содержат около 200 наименований химических соединений, большинство из которых обладают высокой токсичностью. В почвах придорожных зон происходит интенсивная аккумуляция подвижных форм тяжелых металлов. Это вызывает особую тревогу, поскольку среди населения широко распространена практика сбора лекарственного растений вблизи автотрасс и в пригородной зоне. Как известно, полютанты часто выступают в роли ингибиторов основного процесса жизнедеятельности растений - фотосинтеза, благодаря которому происходит образование различных органических соединений, в том числе и биологически активных (Ильин В.Б.,1991). К тому же ряд наиболее опасных загрязнителей - тяжелые металлы, обладающие высокой токсичностью, способны включаться в биологический круговорот и аккумулироваться в организме человека.

Однако до настоящего времени отсутствуют комплексные исследования по изучению миграции тяжелых металлов в системе «почва - дикорастущее лекарственное растение». Поэтому представляется актуальным изучить влияние автотранспортного загрязнения биотопа на качество растительного сырья. Объектами наших исследований были выбраны подорожник большой и лопух большой - наиболее распространенные в регионе и широко используемые, как в народной, так и официальной медицине, лекарственные растения.

В задачи исследований входило:

1. Определить содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, цинка, железа, меди) в почве и растительном сырье.

2. Вычислить коэффициент биологического поглощения химических элементов Arctium lappa и Plan-tago major и рассчитать биогеохимическую активность растений.

Исследования проводились с 2006 по 2009 год на базе лаборатории кафедры биоэкологии и фитоценологии и Испытательного центра по контролю качества сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов при ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Образцы почвы и растительного сырья отбирались в двух районах г. Красноярска, характеризующихся различной степенью антропогенного загрязнения. Первый район - зона сильного автотранспортного загрязнения - ул. Высотная (интенсивность движения более 80000 автомашин в сутки), второй - экологически чистая зона - микрорайон Ветлужанка (контроль).

Вестник^КрасТЯУ- 2009. №7

Классификация районов основывалась на данных Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Красноярскому краю по экологической ситуации региона на 01. 01. 2007 года.

Сбор растительного сырья производился с 7 по 17 июля с 20 пробных площадок в каждом районе исследования, одновременно отбирались образцы почвы на глубине от 0 до 20 см. Пробные площадки в микрорайоне Ветлужанка находились в 500 м от дороги, а ул. Высотной - от 0 до 20 м.

Отбор проб для проведения экспериментов производили с помощью выделения средней пробы методом квартования в соответствии с ГОСТ 24.027.0-80. Допустимые отклонения в массе средней пробы не превышали ± 10% согласно ГФХ1 (1987).

Содержание тяжелых металлов в образцах почвы и растениях определялся атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре AAS-30 фирмы Karl Ceis Jena. Анализ проводился в соответствии с ГОСТ 27996-88.

Извлечение подвижной формы тяжелых металлов из почвы проведено ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 по методу Крупского-Александровой.

Коэффициент биологического поглощения рассчитывался по формуле

КБП=1х./Пх ,

Ix - содержание элемента в золе растений;

Пх - содержание элемента в почвенном покрове.

Установлено существенное влияние антропогенной загрязненности биотопа на концентрацию тяжелых металлов в почве и растениях (табл.1).

Таблица 1

Содержание подвижных форм химических элементов в почве и растительном сырье в зависимости

от района исследования, мг/кг

Район исследования РЬ Cd Zn Cu Fe

Почва

ул. Высотная 18,956 G,G52 3,315 5,493 1512,347

мкр. Ветлужанка 3,125 G,G29 3,843 6,949 1659,823

ПДК 6,G G,5 23,G 3,G -

Подорожник большой

ул. Высотная 4,825 G,2G9 24,18 22,318 428,495

мкр. Ветлужанка G,321 G,G9S 28,82 27,415 479,596

Лопух большой

ул. Высотная 2,715 G,246 2,418 12,648 528,691

мкр. Ветлужанка G,369 G,122 2,882 17,545 373,695

ПДК G,5 G,1 5G,G - -

Так, в районе ул. Высотной, по сравнению с Ветлужанкой, содержится больше свинца и кадмия: в почве - в 6,1 и 1,8 раза, в подорожнике большом - в 15,0 и 2,1 раза, в лопухе большом - в 7,4 и 2,0 раза соответственно. В районе автотрассы превышение ПДК по свинцу составило в почвенных образцах 3,2 раза, в подорожнике - 9,7 раза, в лопухе - 5,4 раза; по кадмию в подорожнике - в 2,1 раза и в лопухе - в 2,4 раза.

Для характеристики биологической активности растений рассчитан коэффициент биологического поглощения. Полученные результаты отражены в таблице 2.

Согласно шкале И.А. Авессаломова (1987), к элементам сильного накопления (10>КБП>1) у подорожника большого относятся кадмий, цинк и медь, к элементам слабого накопления (1>КБП>0,1) - свинец и железо, у лопуха большого, соответственно, кадмий и медь - к элементам сильного накопления, свинец, цинк и железо - слабого.

На основании данных о КБП для количественного выражения общей способности отдельных видов растений к концентрации химических элементов рассчитан специальный показатель - биогеохимическая активность (БХА), показывающий насколько активно растение поглощает химические элементы из почвы. Из табличных данных видно, что наибольшая биогеохимическая активность в отношении тяжелых металлов характерна для подорожника большого (БХА = 15,215 и 15,914).

Таблица 2

Коэффициенты биологического поглощения химических элементов (КПБ) и биогеохимическая

активность (БХА) лекарственных растений

Химический элемент Район исследования

Ул. Высотная Мкр. Ветлужанка

Подорожник большой

Свинец КПБ

0,255 0,103

Кадмий 4,019 3,379

Цинк 7,294 7,499

Медь 4,063 3,945

Железо 0,283 0,289

БХА

15,914 15,215

Лопух большой

Свинец КПБ

0,143 0,118

Кадмий 4,731 4,207

Цинк 0,729 0,750

Медь 2,303 2,525

Железо 0,350 0,225

БХА

8,256 7,825

Таким образом, интенсивное автотранспортное движение оказало заметное влияние на аккумуляцию тяжелых металлов в почве и растениях. Наиболее сильное превышение ПДК наблюдается по свинцу, которое составило в почвенных образцах 3,2 раза, в растительном сырье - 5,4-9,7 раза.

Литература

1. Авессаломова, И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов: учеб.-метод. пособие / И.А. Авессаломова. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 108с.

2. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2006 году. -Красноярск, 2007. - 132 с.

3. Государственная фармокопея СССР. Вып. 1. Т.1. ГФ XI / под. ред. Ю.Г. Бобкова [и др.]. - М.: Медицина, 1987. - 333 с.

4. Ермаков, В.В. Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы. Биогеохимическая эволюция таксонов биосферы в условиях техногенеза / В.В. Ермаков. - М.: Наука, 2003. - 351 с.

5. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение / В.Б. Ильин. - Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.