Содержание микроэлементов в растениях ртутной провинции Айдаркен (Хайдаркан, Кыргызстан)

2. Bashkatova V., Rayevsky K., Kraus M. et al. Influence of NOS inhibitors on changes in Ach release and NO level in the brain elicited by amphetamine neurotoxicity // NeuroReport, 1999. V. 10. № 15. P. 3155-3158.

3. Bashkatova V., Mathieu-Kia A.-M., Durand C. et al. Neurochemical changes and neurotoxic effects of an acute treatment with sydnocarb, a novel psychostimulant comparison with d-amphetamine. // Ann N Y Acad Sci., 2002. V. 965. P. 180-192.

4. Ferré S. An update on the mechanisms of the psychostimulant effects of caffeine. // J Neurochem., 2008. V. 105. P. 1067-1079.

5. Kraus M. M., Philippu A., Prast H. et al. Dizocilpine inhibits amphetamine induced formation of nitric oxide and amphetamine induced release of amino acids and acetylcholine in the rat brain. //Neurochem. Research, 2002. V. 27. № 3. P. 229-235.

6. Sudakov S. K., Medvedeva O. F., Rusakova I. V. et al. Effect of short-term and chronic caffeine intake on rats with various anxiety level. // Bull Exp Biol Med., 2001. V. 132. № 6. P. 1177-1179.

7. Rothman R. B., Baumann M. H. Monoamine transporters and psychostimulant drugs. // Eur J Pharmacol., 2003. V. 479. № 1-3. P. 23-40.

8. Vik T., Bakketeig L. S., Trygg K. U. et al. High caffeine consumption in the third trimester of pregnancy: gender-specific effects on fetal growth. // Paediatr Perinat Epidemiol., 2003. V. 17. № 4. P. 324-331.

9. Wolf M. E., Khansa M. R. Repeated administration of MK-801 produces sensitization to its own locomotor stimulant effects but blocks sensitization to amphetamine. // Brain Res., 1991. V. 562. № 1. P. 164-168.

The contents of the microelements in plants of mercury province Aidarken

(Haidarkan, Kyrgyzstan) Imatali kyzy K.

Содержание микроэлементов в растениях ртутной провинции Айдаркен

(Хайдаркан, Кыргызстан) Иматали кызы К.

Иматали кызы Калыскан / Imatali kyzy Kalyskan - старший преподаватель, кафедра биологии и химии, естественно-географический факультет, Ошский гуманитарно-педагогический институт, г. Ош, Кыргызская Республика

Аннотация: растения являются важнейшим промежуточным резервуаром, через который микроэлементы переходят из почвы, воды и воздуха в организм человека и животных и, накапливаясь в них, вытесняют жизненно необходимые элементы. В статье представлены результаты исследования микроэлементов в растительном покрове в районе ртутного комбината и прилегающей территории в зависимости от источника загрязнения в ртутной провинции Айдаркен. Сбор растительных проб и исследования проведены в 2013 и 2014 годах. Определены доминирующие виды растений, а также изучено содержание микроэлементов в отдельных видах растений. Выявлены значительные различия в содержании микроэлементов в растениях, произрастающих в одних и тех же геохимических условиях. Отмечено большое количество сурьмы и свинца по сравнению со средним содержанием наземной растительности.

Abstract: plants are a critical intermediate reservoir through which pass microelements from the soil, air and water in humans and animals and displace accumulated vital elements there in. The article presents the results of a study of microelements in the plant cover in the area ofmercury plant and the surrounding area, depending on the source of contamination of mercury province Aidarken. Collection of plant samples and research conducted in 2013 and 2014. Defined the dominant plant species, as well studied of content of microelements in some plant species. Revealed significant differences in the content of microelements in plants growing in the same geochemical conditions. Noted large amounts of antimony and lead compared to the average content of the ground vegetation.

Ключевые слова: ртуть, микроэлементы, почва, растительный покров, хвостохранилище, ртутный комбинат, окружающая среда, геохимический цикл.

Keywords: mercury, microelements, soil, plant cover, tailings, mercury plant, environment, geochemical cycle.

УДК577.47: 546.49. 575.2

Актуальность. Одной и важнейших проблем геохимической экологии является исследование элементного состава растений в условиях биогеохимических провинций. Растения являются важнейшим промежуточным резервуаром, через который микроэлементы переходят из почвы, воды и воздуха в организм человека и животных и накапливаясь в них вытесняют жизненно необходимые элементы. Химический состав растений отражает в целом элементный состав среды роста. Однако степень проявления этой связи изменчива и зависит от многих факторов. На фитотоксичность металлов влияют почвенные факторы: рН почвы, катионная обменная способность почвы, содержание органического состава. Наиболее опасные и критические экологические ситуации были связаны с загрязнением среды обитания ртутью [1, с. 33-34; 7, с. 9, 102].

Учитывая региональный характер загрязнения Айдаркенской ртутной провинции, нами была поставлена цель - изучить содержание микроэлементов в растительном покрове в районе ртутного комбината, хвостохранилища и прилегающей территории.

Материалы и методы исследования. Сбор растительных проб проведен в 2013-2014 гг., с восьми участков ртутной провинции Айдаркен. Отбор проб растений проводили на площадках по определенным маршрутам (табл. 1). Содержание микроэлементов в золе растений определялось спектральными методами в Центральной лаборатории при государственном агентстве по геологии и минеральным ресурсам при Правительстве Кыргызской Республики.

Результаты исследований и их обсуждения.

Айдаркен расположен в пределах северной передовой гряды Туркестанского и Алайского хребтов, мощных горных сооружений, обрамляющих Ферганскую долину с юга [9, с. 100].

Почвенный покров неоднороден, в основном представлен сероземами и почвами лугового типа, носит черты Туранской фации. Почвы слабо обеспечены основными элементами питания растений [8, с. 50]. Реакция почвы близка к нейтральной: рН в средней части профиля равен около 6,6; в карбонатно-иллювиальном горизонте повыщается до 8,5 [2, с. 187-190].

В исследуемом регионе в основном встречается полынь (Artemisia sp). Для предгорных равнин и степей характерны бобово-перовская, полынно-злаково-бобовая и злаково-полынно-разнотравные растительные ассоциации [4, с. 24]. По данным Б. М. Дженбаева [3, с. 51-55] встречаются полынно-разнотравные (Artemisia tenuisecta, A. Ferganensis, A. Porrecta, Stipa caucasica), полынно-солянково-злаково-разнотравные (Artemisia ferganensis, A. Tenuisecta, виды рода Salsola, Andropogon ischaemum), и злаково-полынно-разнотравные ассоциации (Artemisia ferganensis, Salsola lanata, S. Rigida).

Весна представлена полынно-эфемеровой ассоциацией, встречались следующее виды растений - Onobrychis arvensis, Galium verum, Mentha asiatica, Veronica arguteserrata, Artemisia sp, Achillea bieberstenii Afan, а летом и осенью преобладают Artemisia sp, Chondrilla sp, Centaurea squarrosa Willd, Centaurea iberica Trev, Ephedra equsetina Bunge, Echinops maracandicus и другие [5, с. 97-101].

Таблица 1. Место отбора образцов

№ уч Место отбора образцов Высота Доминирующие виды растений

1 Хвостохранилища, из хвоста 1756 Полынь

2 Верхняя часть хвостохранилища 1700 Василек растопыренный

3 Нижняя часть хвостохранилища 1684 Донник лекарственный

4 Нижняя часть хвостохранилища 1685 Мята азиатская

5 Металлургический завод, от дороги 20 м 1913 Полынь

6 От металлургичес -кого завода 1 км, от дороги 100 м 1931 Полынь

7 Граница Айдаркен, от дороги 100 м 1996 Полынь

8 На перевале Айдаркен, от дороги 100 м 2078 Василек растопыренный

Содержание микроэлементов в укосах растений исследуемых участках приведено в табл. 2. Марганец (Mn) в укосах растений исследуемых участках колебалось от 5,7 до 310 мг/кг. Глобальные уровни содержания Мп изменяются от 17 до 334 мг/кг в травах [6, с. 340]. Никель (№) в укосах растений исследуемых участках варьировало от 1,16 до 10,8 мг/кг. Токсичный уровень № для большинства растительных видов изменяются от 10 до 100 мг/кг [6, с. 370]. Молибден (Мо) в укосах растений колебалось от 0,17 до 0,58 мг/кг. По литературным данным в районах в выявленной токсичностью Мо для пастбищных животных его концентрации в травах составляли 1,5 - 5,0 мг/кг сухой массы и 5,2 - 26,6 мг/кг сухой массы в бобовых [6, с. 301]. Титан (Г) варьировало в укосах растений исследуемых участках от 20 до 620 мг/кг. Уровни содержания Т в растениях изменяются от 0,15 до 80 мг/кг сухой массы [6, с. 248]. Ванадий (V) в укосах растений составляло от 2,5 до 7,8 мг/кг. Количество V не отмечалось в укосах растений расположенной в нижней части хвостохранилища (участок № 3). Хром ^г) в укосах растений исследуемых участках изменялось от 1,66 до 10,8 мг/кг. Его содержания в растениях составляют 0,02 - 0,20 мг/кг сухой массы [6, с. 290]. Цирконий ^г) содержится в укосах растений от 0,2 до 18,5 мг/кг. Наибольшее количество обнаружено в участке № 4. Уровень Zr в пищевых растениях изменяются от 0,005 до 2,6 мг/кг сухой массы [6, с. 250]. Медь (Си) в укосах растений колебалось от 5,05 до 10,1 мг /кг. По данным в золе разнообразных растений Си содержится 5 - 1500 мг/кг [6, с. 133]. По нашим исследованиям концентрации цинка, свинца и сурьмы в укосах растений следующие: РЬ - 0,4 - 3,39 (фоновые уровни 2,1 мг/кг); 8Ь - 7,5 - 26, 1 мг/кг (среднее содержание в наземных растениях 0,06 мг/кг); 2п- 2,5 - 8,6 мг/кг (среднее содержание 12- 47 мг/кг) [6, с. 242, 263, 164 ]. Бериллий (Ве) содержится в укосах растений исследуемых участках от 0,16 до 0,45 мг/кг. В естественных условиях концентрация Ве в растениях колеблется в пределах 0,001 - 0,4 мг/кг сухой массы [6, с. 143]. Стронций (8г) в укосах растений колебалось 23,2 до 270 мг/кг. Самый высокий показатель Sr (270 мг/кг) в участке № 8. Концентрация Sr в растениях очень изменчива, по данным содержания стронция составляет до 15 000 мг/кг золы. Токсичный уровень Sr для растений составляет 30 мг/кг [6, с. 147]. Барий (Ва) содержится в укосах растений от 25 до 62 мг/кг. По данным содержания Ва составляют 1 - 198 мг/кг сухой массы, токсичных концентрациях Ва в растениях мало данных [6, с. 148].

Таблица 2. Результаты анализа укосов растений Айдаркенской ртутной провинции

№ уч Mn Ni Мо Ti V Cr Zr Cu Pb Sb Zn Ве Sr Ba

1 33 1,16 0,17 166 2,5 1,66 0,2 5,81 0,41 7,5 2,5 0,16 41,5 25

2 43 4,35 0,44 384 3,5 4,35 3,5 6,09 3,48 26, 4,4 0,34 60,9 35

3 50,5 1,21 0,3 20 - 3,03 2 5,05 0,51 - 3 0,20 70,7 30

4 310 10,8 0,78 620 7,8 10,8 18, 7,75 3,1 7,8 6,2 - 23,2 62

5 5,7 2,32 0,58 348 3,5 2,32 4,6 5,8 2,26 8,7 8,1 0,34 10,4 35

6 67,2 1,92 0,38 288 3,8 2,88 4,8 8,64 1,92 11 8,6 0,38 86,0 29

7 45,2 4,52 0,57 339 4,5 4,52 6,7 10,1 3,39 2,8 7,9 0,45 33,9 34

8 63 2,7 0,45 270 2,7 2,7 4,5 6,3 2,7 4,5 8,1 0,27 270 27

Изучен содержания микроэлементов в отдельных видах растений (табл. 3). Участок № 1 - расположен у хвоста. В полыни (Artemisia sp) концентрации Mn, Мо, Zr, Cu, Sr, Cr меньше, а концентрации Pb, Sb, Zn больше по сравнению с хондриллой (Chondrilla sp). В полыни отмечалось наибольшее количество Ti, а в хондрилле количество Sr (222 мг/кг) в 7,4 раза больше токсичного уровня (30 мг/кг) для растений.

Участок № 5 - территория металлургического завода. В полыни (Artemisia sp) и в клевере земляничного (Trifolium tragiferum) разница содержаний Ni, V, Cu, Zn, Be, Pb незначительна, концентрации Mn, Ti, Zr, Zn больше в полыни, а в клевере больше концентрации Sb, Мо, Sr, Ва.

Участок № 8 - перевал Айдаркен. Как в полыни (Artemisia sp), так и в зизифоре (Ziziphora bungeana Lam ) концентрации Ni, V, Мо, Be, Pb, Cr почти одинаковы. Концентрации Mn, Ti, Zr, Cu, Zn больше в полыни, Sb не отмечалось в укосах растений исследуемого участка. Sr в зизифоре (114мг/кг) больше токсичного уровня. Во всех исследованных участках в полыни концентрация Sr меньше.

Таблица 3. Содержание микроэлементов в отдельных видах растений ртутной провинции Айдаркен

Микроэлементы Виды растений

№ 1 № 5 № 8

Полынь

Mn 37,5 51,8 84,6 24 81,9 28,5

Ni 2,25 2,96 1,41 1,44 0,63 0,68

Мо 0,15 2,96 0,47 4,8 0,46 0,29

Ti 150 52 282 240 273 171

V 1,5 - 3,8 3,6 3,6 2,3

Cr 0,15 2,96 1,88 2,4 1,82 2,28

Zr 0,3 2,2 8,5 6 8,2 4

Cu 6,75 8,88 6,58 6 6,37 2,85

Pb 1,5 0,3 1,13 1,08 1,82 1,14

Sb 22,5 11,1 13,5 18 - -

Zn 11,2 5,2 11,3 6 4,6 1,7

Ве 0,22 - 0,28 0,24 0,36 0,22

Sr 30 222 28 84 18 114

Ba 15 15 28 48 27 40

Заключение. Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

• Наименьшее количество Мп (5,7 мг/кг) отмечалось в полынно-разнотравной ассоциации расположенной на районе металлургического завода (участок № 5).

• Разница содержания Мо в различных ассоциациях в исследуемых участках незначительная. Содержание свинца в укосах растений на верхней части хвостохранилища и на перевале Айдаркен больше фонового уровня.

• Сурьма, как сопутствующий элемент в данной ртутной провинции от 125 до 435 раза больше среднего содержания наземной растительности.

• По сравнению с другими участками, в укосах растений отмечается наибольшее содержание стронция на перевале Айдаркен, что требует дополнительных исследований.

• Растения, произрастающие в одних и тех же геохимических условиях, выявило значительные различия в содержании микроэлементов.

Литература

1. АлексеевЮ. В. Тяжелые металлы / Ю. В. Алексеев. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

2. Дженбаев Б. МЭкологическое состояние природной среды Южного Кыргызстана / Б. М. Дженбаев, А. М. Мурсалиев // Исследования живой природы Кыргызстана. Бишкек, 1998. Вып. 2. С. 187-190.

3. Дженбаев Б. М. Геохимическая экология наземных организмов / Б. М. Дженбаев. Бишкек: Издательство: «Илим», 2009. 242 с.

4. Ермаков В. В. Геохимическая экология организмов в условиях Южно-Ферганского ртутного субрегиона биосферы / В. В. Ермаков, С. В. Летунова, С. А. Алексеева [и др.] // Тр. Биогеохимической лаб. АН СССР. М.: Наука, 1991. Т. 22. С. 24-69.

5. Иматали кызы К. Биогеохимическая оценка почвенно-растительного покрова ртутной техногенной провинции Айдаркен (Хайдаркен) / К. Иматали кызы // Наука и новые технологии. Бишкек. № 1, 2015. С. 97-101.

6. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас // пер. с англ. М.: Мир, 1989. 439 с.

7. Ковалевский А. Л. Биогеохимия растений / А. Л. Ковалевский. М.: Наука, 1991. 293 с.

8. Почвы Киргизской ССР / под ред. А. М. Мамытова. Фрунзе: «Илим», 1974. 418 с.

9. Сауков А. А. Геохимические очерки / А. А. Сауков. М.: Наука, 1976. 556 с.