Байсеитова
Н.М.
Южно-Казахстанский государственный педагогический институт.
Республика
Казахстан, г. Шымкент
Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и их фитотоксичность
Основными
источниками антропогенного поступления тяжелых металлов в окружающую среду
являются металлургические предприятия, тепловые электростанции, карьеры и шахты
по добыче полиметаллических руд, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйтвенных культур от
болезней и вредителей, сжигание нефти и различных отходов и пр. Наиболее мощные
ореолы тяжелых металлов возникают вокруг предприятий черной и цветной металлургии в результате атмосферных
выбросов. Действие загрязняющих веществ распространяется на десятки километров
от источника поступления элементов в атмосферу. По приведенным ниже данным
можно судить о размерах антропогенной деятельности человека: вклад техногенного
свинца составляет 94-97 % (остальное природные источники), кадмия-84-89 %, меди-56-87 %, никеля-66-75 %, ртути -58 % [1,2].
Фитотоксичное действие тяжелых металлов проявляется, как правило, при
высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойсв
и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов
редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные
комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к
изменениям свойств отдельных элементов в результате их антогонического
воздействия на живые организмы [3].
Растительная
пища является основным источником поступления ТМ организм человека и животных. Несмотря
на существенную изменчивость различных
растений к накоплению тяжелых металлов, биоаккумуляция элементов имеет
определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп: 1) Cd,Cs,Rb – элементы интенсивного поглащения; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, Co, As- средней степени поглащения; 3) Mn, Ni, Cr –слабого поглащения; 4) Se, Fe, Ba, Te – элементы труднодоступные растениям.
Химические элементы поступают в растения
через листья и корневую систему. Поступление элементов через листья происходит,
главным образом, путем неметаболического проникновения через кутикулу. Тяжелые
металлы, поглащенные листьями могут переносится в другие органы и ткани и
включаться в обмен веществ .
Свинец и
кадмий относятся высокотоксичным металлам. В придорожных растениях количество
свинца резко повышено, оно в 10-100 раз выше по сравнению с растениями,
растущими вдали от дорог. Между содержанием свинца в растениях и растоянием
дерева от дороги существует доказуемая обратная зависимость. Свинец в
достаточно высокой концентрации тормозит прорастание семян растений, замедляет
рост корней в длину, а также
образование корневых волосков. Листья отравленных свинцом свинцом растений
становятся хлоротичными в межжилковых зонах. Особенно сильно поражаются молодые
листья. Высокое содержание свинца в растениях негативно влияет на рост и
развитие:
-снижается
активность фотосистемы І и ІІ , причем фотосистема-ІІ более чувствительная к
действию этого фитотоксиканта.
-оказывает
ингибирующее влияние на реакцию Хилла, т.е. на способность изолированных
хлоропластов на свету выделять кислород.
- в
хлорпластах растений наблюдается подавление образования АТФ;
-вызывает
потерю тургора клетками растений;
-
прекращается деление клеток корня;
-подавляется
образования корнеплодов, урожайность культурных растений ;
- снижается
количество каротина и аскорбиновой кислоты;
Некоторые
травянистые растения, чувствительны по
отношению к свинцу: ячмень, овес, пшеница, картофель. Среди дикорастущих
следует отметить смолевку, которая от высокого содержания свинца преобретает
карликовую форму, листья и стебли становятся темно-красными, а цветки мелкими и
невзрачными [4].
Главным
загрязнителем окружающей среды кадмием является цветная металлургия и обработка
цветных металлов. Кроме того кадмий поступает в атмосферу при сгорании мусора и
отходов. Большое количество кадмия обнаруживается в растения, произрастающих
поблизости от автодорог. Так, например в хвое ели обыкновенной, растущей
поблизости автодорог количество кадмиявозрастает в 11-17 раз. Симптомы
избыточного поступления в растения кадмия проявляются в постепенном изменении окраски кончиков листьев и черешков до красновато-бурой и
пурпурной. При этом листья скручиваются и опадают. Кадмий замедляет темпы
роста растений. При внесени его в
количестве 20 мг на 1 кг почвы урожай растения снижался на 50%. По силе своего
действия кадмий превосходит многие
другие тяжелые металлы. Гибель растений отмечается при концентрации кадмия в почве в количестве 30 мг/кг и выше. Большое
количество кадмия поступает в почву при разработке и додыче цинковых руд. На
таких почвах нельзя выращивать растения, ибо этот токсикант аккумулируется в
тканях растений и может затем поступать в организм человека. Накопления кадмия
происходит главным организм человека. Одна из причин торможения роста растений,
произрастающих в присутствии кадмия –
резкое ослабление инсенсивности
фотосинтеза. Присутствие в 1 кг листьев 96 мг этого элемента снижает
интенсивность фотосинтеза на 50 % [5].
Поступление тяжелых металлов в растения может
происходить непосредственно из воздуха с оседающей на листья и хвою пылью и транслокации из почвы: доля тяжелых
металлов в составе пыли на поверхности листьев вблизи источника составляет в
среднем 30 проц. от общего содержания в
них тяжелых металлов . В понижениях и с наветренной стороны это доля может
доходить до 60%. По мере удаления от источника
роль атмосферного загрязнения заметно уменьшается.
По силе своего действия на растения кадмий
превосходит многие другие тяжелые металлы. Гибель растений отмечается при
концентрации этого элемента в почве в количестве 30 мг/кг. Вблизи предприятий,
выбрасывающих в атмосферу кадмий
наблюдается резкое снижение урожайности и даже гибель културных растений.
Накопление кадмия происходит главным образом в корнях растений (риса, пшеницы)
, однако часть его достигает органов. Одна из причин торможения роста растений,
произрастающих в присутствии кадмия, резкое ослабление интенсивности
фотосинтеза. Присутствие в 1 кг листьев 96 мг этого элемента снижает интенсивность
фотосинтеза на 50%. Существует прямая зависимость
между содержанием кадмия в почве и поступлением его в растения.
Литература
1.
Минеев В.Г. Проблема тяжелых металлов
в современном земледелии // Тяжелые металлы и радионуклиды. –М., 1994г. –С.
42-48
2.
Бутовский Р.О. Тяжелые металлы как техногенные химические загрязнители и их
токсичность для почвенных песпозвоночных животных //Агрохимия.-2005 г. -№4, -С
73-91.
3.
Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и
растениях. –Ленинград, 1987 г. –С. 141-144.
4.
Зырин Н.Г. Тяжелые металлы в почвах и растениях в районе медаплавилного
завода. –м., 1986г. –С. 81
5.
Артомонов В.И. Растения и чистота природной среды. –М., 1986 г. –С. 27-31