Химический состав растений Тулунского района Иркутской области

Таким образом, резюмируя всё выше изложенное можно сказать, что распространенность и структура заболеваний ЩЖ у сотрудников атомной электростанции сопоставима с аналогичными показателями работающего населения Тверского региона, занятых в других сферах профессиональной деятельности вне контакта с ИИИ. По результатам проведенного комплексного исследования, патология ЩЖ выявлена у 19,2% всех обследованных работников, что в 1,7 раз больше, чем по официальным данным.

Следовательно, данные официальной статистики отражают уровень заболеваемости работающего населения в зависимости от обращаемости в лечебные учреждения, кратности и объема периодических медицинских осмотров и доступности медицинской помощи [8].

Узловые образования в ЩЖ пальпировались в 3 раза реже, чем по результатам ультразвукового скрининга (у 9,2% всех обследованных) без достоверных различий по сравниваемым группам. В то же время очаговые изменения в ЩЖ диаметром до 1 см. обнаруживались в 15,7% случаев, при этом у женщин чаще, чем у мужчин. При пальпации увеличение ЩЖ диагностировалось у 16% обследованных, а при УЗИ ЩЖ оно подтверждалось только у каждого четвёртого мужчины и второй женщины.

При диффузных и фокальных изменениях эхострук-туры ЩЖ её суммарный объем у большинства работающих не превышал общепринятых нормативных значений.

Проведенное исследование показало наличие линейной корреляционной связи между суммарным объемом ЩЖ, массой и площадью поверхности тела обследованных. На основании полученных нами данных можно предположить, что используемые в настоящее время нормативы объёма ЩЖ у взрослых нуждаются в коррекции.

Средний уровень ТТГ в группе здоровых лиц был ниже средних референсных значений и без гендерных различий. Носительство а-ТПО встречалось в 10% случаев, при этом у женщин в 1,7 раза чаще, чем у мужчин.

Для выявления истинной распространенности заболеваний ЩЖ в регионе йодной недостаточности требуется проведение ультразвукового скрининга среди отдельных контингентов работающего населения с последующим углублённым обследованием лиц с выявленной патологией. С целью препятствия гипердиагностике заболеваний ЩЖ необходимо внедрять в практику врача-эндокринолога обучающие программы по УЗИ ЩЖ для формирования рационального подхода к оценке очаговых образований ЩЖ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агапитов Ю.Н. Ультразвуковой мониторинг тиреоид-ной патологии в эндемическом регионе (Верхнее Поволжье): автореф. дис. ... канд. мед наук. — Обнинск, 1996. — 22 с.

2. Артюхов И.П., Наркевич И.В., Богданов В.В. Кластеризация муниципальных образований по состоянию доступности медицинской помощи населению субъекта Российской Федерации (на модели Красноярского края) // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2010. — №8. — С. 109-112.

3. Белякова Н.А. Эпидемиология, медико-социальные аспекты йододефицитных состояний и их профилактика у детей (на модели Тверской области): автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — М., 2006. — 43 с.

4. Ильин А.А. Ультразвуковая морфометрия щитовидной железы: Автореф. дис. ... канд. мед наук. — Обнинск, 1995. — 130 с.

5. Мельниченко Г.А. Актуальные проблемы современной тиреодологии и пути их решения // Диагностика и лечение узлового зоба: материалы третьего Всероссийского тиреодологи-ческого конгресса (29-30 ноября 2004 г.). — М., 2004. — С. 15-18.

6. Паршин В.С. Ультразвуковая диагностика заболеваний щитовидной железы (по данным клинических и скринин-

говых исследований): автореф. дис. ... д-ра мед наук. — Обнинск, 1994. — 33 с.

7. Трошина Е.А., Мазурина Н.В., Галкина Н.В., Мартиросян И. Т. Структурные изменения щитовидной железы: результаты скринингового ультразвукового обследования населения Москвы // Проблемы эндокринологии. — 2005. — Т.51, № 5. — С. 36-39.

8. Цыб А.Ф. Качество окружающей среды и здоровье населения Центрального федерального округа // Социально-медицинские аспекты экологического состояния Центрального экономического района России: материалы всероссийской научной конференции с международным участием (25-26 октября 2007 г.). — Тверь, 2007. — С. 189-196.

9. Gutekunst R., Benmiloud M., Chaouri M.L., et al. Field assessment of goiter: comparison of palpation, surface outline and ultrasonograf. // Abstrast International Symposium on Iodide the thyroid. — Athens, 1990. — P. 23-24.

10. Trerotoli P., Ciampolillo A., Marinelli G., et al. Prevalence of thyroid nodules in an occupationally radiation exposed group: A cross sectional study in an area with mild iodine deficiency. // BMC Public Health. — 2005. — Vol.7 (5). — P. 73.

Информация об авторах: Пищугина Алена Владимировна — аспирант кафедры, e-mail: pishuginav@mail.ru; Белякова Наталья Александровна — заведующий кафедрой, профессор, д.м.н., e-mail: tverendo@mail.ru; Иванов Александр Геннадьевич — декан международного факультета медицинского образования, профессор кафедры, д.м.н., e-mail: ivanov.algentgma@gmail.com; Лясникова Мария Борисовна — доцент кафедры, к.м.н., e-mail: mashulyasnik@mail.ru

© ДУБЫНИНА С.С. — 2013 УДК 504.06

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ ТУЛУНСКОГО РАЙОНА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

Светлана Сергеевна Дубинина

Резюме. Представлены результаты эколого-геохимического состояния растений, выросших на отвалах угольного разреза относительно фоновых данных региона и предельно-допустимых концентраций (ПДК). Приведены ряды коэффициентов концентраций химических элементов для почв и растений. Анализ выявил повышенное содержание Са, Mg, 8г в почве. Данный факт усиливается за счет воздушных переносов пыли вскрышных пород разреза Азейский. В ягодах и грибах выявлено повышенное содержание Са, Мп, Си, которые без сомнения могут повлиять на состояние здоровья населения. Показана избирательная способность накопления химических элементов.

Ключевые слова: почва, фитомасса, коэффициент концентрации, коэффициент биологического поглощения, макро- и микроэлементы, окружающая среда, Тулунский район.

CHEMICAL COMPOSITION OF PLANTS TULUNSKY DISTRICT OF IRKUTSK REGION

S.S. Dubynina

Summary. There have been presented the data on the ecological and geochemical state of plants, grew on the dumps of strip mine concerning the background data for the region, and maximum allowable concentration (MAC). Series of chemical element concentration coefficients are given for soils and plants. The analysis revealed elevated Ca, Mg, Sr in the soil. This fact is reinforced by the air transport of dust of rocks of Azejsky’s open-pit mine. In berries and mushrooms revealed high content of Ca, Mn, Cu, which no doubt can affect the health of the population. Selectivity of their accumulation by vegetable crops is demonstrated.

Key words: soil, phytomass, concentration coefficient, biological absorption coefficient, macro- and microelements, environment, Tulunsky district.

Анализируя многие аспекты химизма биосферы, становится ясным, что биогеохимический принцип в подходе к проблеме человек — окружающая среда по праву занимает одно из ведущих мест в области охраны окружающей среды и здравоохранения. Человеку с самого начала его истории был свойственен большой интерес к познанию проблем жизни и смерти, здоровья и болезней. Почва и растения являются важнейшим звеном техногенной миграционной цепи химических элементов. Более того, в условиях загрязнения не исключена возможность включения целого ряда химических элементов в пищевую цепь, что может представлять опасность для здоровья человека [4].

Тулунский район находится в северо-западной части Иркутской области. Основным богатством района является угледобывающая промышленность. При добыче открытым способом исключаются из обращения земли, а в дальнейшем, после рекультивации, либо передаются в лесной фонд, либо переводятся в земли сельхозназначения. Комплексное изучение почвенного и растительного покрова отвалов, зарастающих без вмешательства человека, дает возможность оценить скорость и направленность восстановительных процессов нарушенных земель, а также оценить санитарное состояние этих земель, вызванных угледобывающим производством.

Территория Азейского буроугольного месторождения расположена на Иркутско-Черемховской равнине, которая представляет собой всхолмленную возвышенность с преобладанием высот порядка 550-600 м над уровнем моря. Поверхность плоскогорья изрезана долинами рек, самой крупной из которых является Ия. Долина ее довольно сильно заболочена и закочкарена.

Климат Тулунского района резко континентальный. Здесь наблюдаются отрицательные среднегодовые температуры воздуха и сильные перепады их в течение суток, неравномерное выпадение осадков по годам и сезонам года, контрастный радиационный режим зимних и летних месяцев. Таким образом, суровые природные факторы способствовали тому, что господствующим типом растительности здесь являются хвойно-литстве-ничные леса. При изучении растительного покрова на Азейском буроугольном месторождении, мы стремились, по возможности, составить представление о загрязнении растительности химическими элементами и оценить современное состояние рекультивируемых земель.

Цель работы — выявить особенности эколого-гео-химического состояния природной среды в системе почва-растение нарушенных земель Тулунского района Иркутской области. В связи с этим решался ряд задач: определение и выявление коэффициентов концентрации и биологического поглощения химических элементов растениями, которые прямо или косвенно через пищевую цепь воздействуют на человека.

Материалы и методы

Объект исследования — почвенный и растительный покров, трансформированный в результате угледобычи, утративший свою биологическую продуктивность,

сопровождается огромным экологическим ущербом природным экосистемам.

Методы изучения биологической продуктивности, проводили путем учета надземной фитомассы укосами с площади 0,25 м2 в 3-х кратной повторности, а также отбирались ягоды и грибы, которые могут служить продуктами питания человека [5].

Геохимическая характеристика содержания элементов в растениях зависит в первую очередь от физиологической роли данного элемента, систематической принадлежности растения и экологических условий среды обитания. Элементарный химический состав растений очень сложный. Каждое растение состоит из воды и сухого вещества. При высушивании растений при температуре 105-110оС до постоянного веса сухое вещество, состоит из различных органических соединений и золы. Зольность растительных образцов производили в муфельной печи при температуре 450О. Макро- и микроэлементы определяли методом количественного эмиссионного спектрального анализа на приборах ИСП-30 и ДФС-8. Запасы химических элементов пересчитывали в мг/кг на золу.

Способность растений данного вида накапливать определенные химические элементы в больших количествах по сравнению с другими видами, растущими в одинаковых экологических условиях, называется их избирательной способностью. Сравнительную величину избирательной способности разных видов по отношению к любому зольному элементу можно охарактеризовать коэффициентом биологического поглощения (К6п) Мерой фитогеохимического фона служит ее контрастность (КС) [6].

Для определения среднего содержания химических элементов в надземной массе и подсчета средней ошибки, полученный цифровой материал был обработан методом вариационной статистики, кроме расчета среднего арифметического значения (М) вычисляли квадратичное отклонение (а) и рассчитывали среднюю ошибку, которая показывает точность расчета среднего арифметического (т) [7].

Результаты и обсуждение

Почвенный покров района — это сложная и неоднородная природно-антропогенная биогеохимиче-ская система, а растительный покров является первым экраном, который находится под техногенным прессом поллютантов. По содержанию химических элементов в почво-грунтах и фитомассе относительно фоновых данных региона можно судить о характере геохимического изменения нарушенных земель Тулунского района (табл. 1).

Степень техногенной трансформации почв и растительности по содержанию в них химических элементов удобно характеризовать формулой геохимических рядов. Следует отметить, что это формула, кроме сравнительного анализа материала, заключает в себе большую количественную информацию о содержании элементов. Составление формулы производится путем расчета коэффициента концентрации (КС) показываю-

Таблица 1

Среднее и фоновое содержание химических элементов нарушенных земель Азейского угольного месторождения, мг/кг

Элемент Почва-грунт, слой 0-20 см Надземная фитомасса

Среднее содержание Фон Среднее содержание Фон

Sr 216 300 565 609

Ca 28031 8271 184325 190789

Ba 847 596 809 4665

Mg 11771 7408 71545 56499

Pb 10 10 9 10

26 16 108 82

8 3 5 4

Mn 612 587 2667 3149

V 82 32 27 26

Б 5236 3399 956 1004

№ 44 20 36 52

О 10 7 74 3 0 31

Примечание: анализы почвы на содержание химических элементов произведен, н.с. лаборатории геохимии ландшафта и географии почв — Н.В. Власовой.

щего, во сколько раз содержание элемента в почвах и растениях выше его содержания в фоновых аналогах. Коэффициент КС отражает интенсивность загрязнения. Для горизонта глубиной 0-20 см в почво-грунтах отвалов Азейского разреза коэффициет концентрации имеет следующий вид: Кс = Ca34Co27V26Ni22Mg16Cu16T 115Ва14 Сг14Мп10РЬ108г07 При накоплении растениями щелочноземельных элементов кальция и магния отмечается обратная зависимость, по сравнению с почвами, так как эти элементы по своей избирательной способности являются конкурентами. Биогеохимический ряд надземной фитомассы представлен в виде формулы: Кс

= Mтg1,3CU1,3CO1,3V1,0Crl,0Cal,0Sr0,9PЬ0,9TІ0,9MП0,8NІ0,7

При изучении степени загрязненности почв техногенных территорий весьма важным представляется оценка содержания химических элементов путем сравнения не только с фоновыми значениями, но с их предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) для человека. В растительном покрове содержание марганца в 1,8; бария в 1,6 раза, выше ПДК, а стронция, меди в 1,1 раза. Остальные элементы в фитомассе по нормативам не превышают ПДК [8].

Для изучения неоднородности структуры почвенного и растительного покрова, трансформированных в результате угледобычи, были заложены экспериментальные профили с включением техногенных, рекультивированных и естественных территорий.

Участок Заазейский — III начинается с наиболее молодых почв отвалов (вершина гребня), где почвообразующими породами являются грунто-сме-си. Основу пионерной растительности, составляют виды сорных растений — эксплеренты. Они обладают высокой жизнеспособностью и приспособлением к неблагоприятным условиям произрастания, обладая большой энергией размножения. Пионерная стадия сменяется на длиннокорневищно-зла-ковую с большим участием лугового разнотравья. Профиль заканчивается березово-сосновым лесом с вейнико-во-высокотравной растительностью с участием брусники. Древесная растительность представлена сосной обыкновенной, березой плосколистной.

Участок «Восточный» начинается с вершины отвала и основу пионерной

растительности, составляют сегетально-рудеральные виды растений, которые способны быстро захватывать свободную территорию, так как они обладают высокой жизнеспособностью. Затем образуются (многовидовые) смешанные группировки с господством корнеотпрысковых и глубокостержнекорневых растений, т.е. образуется злаково-разнотравно-бобовый луг. Далее идет сосново-лесная восстановительная стадия, которая представляет собой формирующийся лес на месте нарушенной территории. В напочвенном покрове незначительно появляются мхи и лишайники. Отмечено обилие съедобных грибов. Под пологом леса начинает развиваться разнотравно-злаковая растительность.

Растительный покров участка IV у водной поверхности. Выровненная поверхность затронута стадией олу-говения — разнотравно-бобово-злаковый луг. Наблюдается закустаренность ивой, черемухой, облепихой и шиповником. Следующий участок представлен осиново-березовым лесом с разнотравно-хвощево-злаковой растительностью. Территория представляет собой длительно производную восстановительную серию светлохвойных лесов, характерных для Иркутско-Черем-ховской равнины. Подлесок развит слабо, кустарнич-ковый ярус — это редкие кусты брусники, костяники. Завершает профиль участка IV сосновый лес с осиной и березой, который сильно захламлен валежником из веток, со следами рекреации (сбор грибов, ягод). Природные экосистемы загрязнены бытовым мусором.

Фоновая территория — это участки, на которых встречаются уцелевшие естественные леса. Данные участки с древесным пологом характеризуются дерново-лесными почвами с березово-сосновыми, осиновыми высокотравными лесами. Они имеют хорошо выраженный, но маломощный гумусовый горизонт и подвержены незначительному техногенному влиянию.

Перенос пылевых загрязнителей и химических реагентов, используемых в технологии угледобычи (из анионов преобладает НС03-, из катионов Са2+ , Mg2+), загрязняя надземную массу, происходит за счет осаждения пылевых ме та лло содержащих частиц на листовую поверхность с последующей ионизацией микроэлементов под воздействием атмосферной влаги и поглощения ионов через устьица. Кроме этого, листовые поверхности могут орашаться химическими элементами с осадками или водой при таянии снега [1,2,3].

Результаты анализа по содержанию химических элементов в надземной фитомассе исследуемых участков, имеют свои характерные особенности и представлены в таблице 2.

Таблица 2

Средние показатели химических элементов в надземной массе исследуемых участков Азейского разреза, мг/кг

Элемент Исследуемые участки

Заазейский — III Восточный Участок — IV Природный фон

M m M m M m M m

Sr 616 ±55,4 476 ±42,8 629 ±56,6 609 ±54,8

Ca 121803 ±109622 97741 ±11728,9 145074 ±17408,8 190789 ±22894,7

Ba 918 ±73,4 200 ±18 200 ±16 4665 ±373,2

Mg 225720 ±20315 70000 ±6300 166410 ±14976,9 56499 ±5084,9

Pb 10 ±0,5 10 ±0,5 10 ±0,5 10 ±0,5

59 ±4,7 154 ±7,7 97 ±5,6 82 ±4,1

4 ±0,2 6 ±0,3 3 ±0,2 4 ±0,2

Mn 1072 ±96,5 330 ±29,7 12670 ±114, 3149 ±283,4

V 32 ±1,3 38 ±1,9 16 ±0,8 26 ±1,3

Б 1272 ±114,5 1249 ±112,4 604 ±54,4 1004 ±90,4

№ 67 ±3,4 20 ±1,0 35 ±1,8 44 ±2,2

О 70 ±3, 5 29 ±1,5 26 ±1,3 31 ±1,5

Примечание: М — среднее арифметическое значение показателя для каждого из элементов, рассчитанное на основе многолетних данных; т — средняя ошибка при расчете среднего арифметического, показывает точность расчета среднего значения [7].

Среднее содержание химических элементов в лесных ягодах и грибах, мг/кг

Эле- мент Среднее содержание Природный фон

Шиповник Брусника Грибы Шиповник Брусника Грибы

Sr 624 499 150 595 нет 150

Ca 203141 95648 16410 126537 81017 8498

Ba 200 2755 200 нет нет нет

Mg 48685 27051 15346 38026 27951 12449

Cu 84 95 1 00 32 101 119

Co 5 2 6 4 2 4

Mn 837 2830 344 1124 2496 271

V 15 45 40 нет нет 10

Ti 443 592 1345 нет 851 нет

Ni 24 29 24 44 26 16

Cr 5 26 40 нет 30 нет

Полученные данные о накоплении растениями на нарушенных землях отвалов химических элементов на всех участках, коэффициеты концентрации образуют следующий биогеохимический ряд: За— III- NІ1.5TІ1.зV^CO1.0=PЬir0=Sr

, „Са Мп Ва„ ; Восточный Кс=Си Со, =У Мг =

^1,2РЬ1,0ПС0,9 “VIVg,’^

СГ0,8=Ч,8 = Са0,8 = С00,8Т\6=\6МП0,

4Ва0 04. При накоплении растениями почти на всех участках, магний выходит на первое место. Коэффициент

Таблица 3 концентрации бария для растений на всех участках находится на последнем месте.

В работе был опредлен уровень содержания химических элементов в лесных ягодах и грибах, собранных в окрестностях отвалов угольных разрезов. Диктовалось это массовым употреблением их в пищу как человеком, так и животными. В соответствии с этим были выбраны контрольные места сбора ягод и грибов на фоновых участках активно посещаемых населением (табл. 3).

Обнаружено, что содержание кальция в плодах шиповника, по сравнению с грибами больше в 12, стронция в 4, магния в 3 раза. Об интенсивности накопления элементов ягодами и грибами, можно судить по коэффициенту биологического поглощения, которые составляют следующие ряды: К =С^,>М^ ,>Си,,,>8г >Мп, >Соп,

б.п. для шиповника 7,2 ©4,1 3,2 2,9 1,4 0,6

^Ь,5> 0,2~*0^>Т0,08>СГ0,05’ Кб дяя брусники = МП4,6>Си3,7

Са>ва33^г>М(зи.,>№„.,>^ г>сО„„>Сг„„>ті„ ,

, (Си >М:

0,3 ва0,32,

>

>Cr>

2,3

gl.3>Co„

• К ’

0,7 0,5 0,3 0,2 0,1 б.п.

„ 3,^•^1,^“0,8>Sr0,7>Ca0,6>Mn0,6>V0,5>NІ0,i

М' іІ0,3>ва0,2.

Таким образом, анализ биогеохимической ситуации данного района в режиме постоянного техногенного воздействия показал повышенное содержание Са, Mg, Sr в почве. Данный факт усиливается за счет воздушных переносов пыли вскрышных пород разреза Азейский. В ягодах и грибах выявлено повышенное содержание Са, Мп, Си, которые без сомнения могут повлиять на состояние здоровья населения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьева И.Б., Власова Н.В. Геохимическая оценка земель, нарушенных при открытой разработке буроугольного разреза в условиях Восточной Сибири // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. — 2012. — №6. — С. 10-13.

2. Баркан В.Ш., Панкратова Р.П., Силина А.В. Накопление никеля и меди лесными ягодами и грибами, произрастающими в окрестностях комбината „Североникель“ (г. Мончегорск). // Растительные ресурсы. — 1990. — Вып. 4. — С. 1-9.

3. Елпатьевский П.В., Аржанов В.С., Власов А.В. Взаимодействие растительности с потоком металлоносных аэрозолей // Миграция загрязняющих веществ в почвах

и сопредельных средах. — Ленинград, 1985. — С. 97-100.

4. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. — Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 439 с.

5. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. — М.: Мысль, 1978. — 182 с.

6. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. — М.: Высшая школа, 1975. — 342 с.

7. Плохинский Н.А. Алгоритм биометрии. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1967. — 81 с.

8. СанПиН 42-123-4089-86. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. — М., 1986.

Информация об авторе: Дубынина Светлана Сергеевна — научный сотрудник, к.г.н., 664033, Иркутск, ул. Уланбаторская, 1, ИГ СО РАН. Тел. (3952)427089, e-mail: dubynina@irigs.irk.ru.