Оценка накопления тяжелых металлов прибрежно-водной растительностью некоторых озер города Гомеля

Тип:
Добавлен:

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Биологический факультет

Кафедра ботаники и физиологии растений

Оценка накопления тяжелых металлов прибрежно-водной растительностью некоторых озер города Гомеля

Дипломная работа

Исполнитель

студентка группы Би-51 _____________________ А.В. Толкачева

Научный руководитель

к.б.н., доцент ______________________ Н.М. Дайнеко

Рецензент

ст. преп. _______________________ Д.В. Потапов

Гомель 2015

Реферат

Дипломная работа 58 страниц, 26 рисунков, 7 таблиц, 53 источника

Ключевые слова: тяжелые металлы, прибрежно-водная растительность, коэффициент накопления

Объект исследования: прибрежно-водная растительность озера Сельмашевское, озера в северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод», а также озер в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря.

Цель работы: изучение видового разнообразия, экологического спектра флоры и содержания тяжелых металлов в пробах воды, почвогрунта, почвы и прибрежно-водных растениях исследуемых озер г. Гомеля и Мозырского района.

Методы исследования: Изучение прибрежно-водной растительности осуществлялось маршрутным методом при обходе водоемов с берега. Видовой состав изучался в полевых условиях. Распределение растительности по экологическим группам осуществлялось по классификации Гигевича. Содержание тяжелых металлов в некоторых видах прибрежно-водных растений изучались лабораторным методом в РНИУП «Институт радиологии» МЧС РБ. Полученные результаты были статистически обработаны с помощью MS Excel 2003.

Результаты исследований: Видовой состав прибрежно-водной растительности озера Сельмашевское и озера в северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод» представлен 22 видами из 12 семейств и 20 родов. Основу прибрежно-водной флоры исследуемых водоемов составляют гидрофиты. Наибольшее накопление тяжелых металлов отмечено у плейстогидрофитов неукореняющихся, эугидрофитов с воздушными генеративными органами, укореняющихся и эугидрофитов, полностью погруженных, неукореняющихся, взвешенных в толще воды.

Растительность озер, расположенных на территории Мозырского района была представлена 17 видами высших водных растений из 16 родов и 12 семейств. Наибольшее количество исследуемых видов относится к гидрофитам. При изучении накопления тяжелых металлов растениями разных экологических групп, произрастающих на территории Мозырского района, было установлено, что более высокое содержание металлов отмечено у эугидрофитов, полностью погруженных, неукореняющихся, взвешенных в толще воды, плейстогидрофитов неукореняющихся и эугигрофитов среднерослых.

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в растениях, произрастающих в разных объектах, показал, что у одного и того же вида наблюдаются значительные различия в накоплении тяжелых металлов. Это в большей степени характерно для кобальта, свинца, кадмия, никеля и хрома.

Содержание

Введение

. Обзор литературы

.1 Биологическое значение тяжелых металлов и микроэлементов для растений

.2 Накопление тяжелых металлов в водной среде и в почве

.2.1 Тяжелые металлы в водной среде

.2.2 Тяжелые металлы в почвах

.2.3 Тяжелые металлы в прибрежно-водной растительности

. Объект, программа и методика исследований

. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Изучение видового состава прибрежно-водной растительности исследуемых озер города Гомеля

.2 Изучение видового состава прибрежно-водной растительности исследуемых озер Мозырского района

.3 Экологический состав

.4 Анализ результатов проб воды, почвогрунта и почвы изучаемых объектов прибрежно-водной растительности г. Гомеля

.5 Анализ результатов проб воды, почвогрунта и почвы изучаемых объектов прибрежно-водной растительности Мозырского района

.6 Анализ содержания тяжелых металлов в растительных образцах собранных видов растений исследуемых озер г. Гомеля

.7 Анализ содержания тяжелых металлов в растительных образцах собранных видов растений исследуемых озер Мозырского района

.8 Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в растительных образцах собранных видов растений исследуемых озер г. Гомеля и Мозырского района

Заключение

Список использованных источников

Введение

К тяжелым металлам относят те, у которых плотность превышает 5 г/см3. Часть из них является необходимыми для жизни растений микроэлементами, другие, хотя присутствуют в растениях в небольших количествах, явной роли в метаболизме не играют.

Роль тяжелых металлов в жизни растений весьма разнообразна. В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения растений и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому.

Количественное содержание биоэлементов, входящих в состав организмов, сильно варьирует в зависимости от среды обитания, способа питания и видовой принадлежности.

Многие тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений микроэлементами <#"justify">Микроэлементы играют весьма важную роль в жизни растений: они входят в состав ферментов, участвующих в различных метаболических процессах, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям внешней среды. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы - например, фотосинтез у растений.

Целью работы является изучение видового разнообразия, экологического спектра флоры и содержания тяжелых металлов в пробах воды, почвогрунта, почвы и прибрежно-водных растениях исследуемых озер г. Гомеля и Мозырского района.

1. Обзор литературы

.1 Биологическое значение тяжелых металлов и микроэлементов для растений

Тяжелые металлы - это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40. С одной стороны, концентрация металла может быть избыточной и даже токсичной, тогда этот металл называют «тяжелым», с другой стороны, при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам [1].

В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека.

Свинец. Биологическая роль свинца изучена весьма слабо. В небольших количествах он необходим растениям. Дефицит свинца в растениях возможен при его содержании в надземной части от 2 до 6 мкг/кг сухого вещества.

Повышенный интерес к свинцу вызван его приоритетным положением в ряду основных загрязнителей окружающей природной среды. Металл токсичен для микроорганизмов, растений, животных и людей.

Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией в почве, ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Внешние симптомы негативного действия свинца - появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее устойчивы злаки, более устойчивы бобовые. Поэтому симптомы токсичности у различных культур могут возникнуть при разном валовом содержании свинца в почве - от 100 до 500 мг/кг. Концентрация металла выше 10 мг/кг сухого вещества является токсичной для большинства культурных растений [2].

Кадмий хорошо известен, как токсичный элемент. Для высших растений значение кадмия достоверно не установлено.

Основные проблемы, связанные у человечества с этим элементом, обусловлены техногенным загрязнением окружающей среды и его токсичностью для живых организмов уже при низких концентрациях [3].

Токсичность кадмия для растений проявляется в нарушении активности ферментов, торможении фотосинтеза, нарушении транспирации, а также ингибировании восстановления NО2 до NО. Кроме того, в метаболизме растений он является антагонистом ряда элементов питания (Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P). При токсичном воздействии металла у растений наблюдаются задержка роста, повреждение корневой системы и хлороз листьев. Кадмий достаточно легко поступает из почвы и атмосферы в растения. По фитотоксичности и способности накапливаться в растениях в ряду ТМ он занимает первое место (Cd > Cu > Zn > Pb) [4].

Цинк. Особый интерес к цинку связан с открытием его роли в нуклеиновом обмене, процессах транскрипции, стабилизации нуклеиновых кислот, белков и особенно компонентов биологических мембран. Уникальность цинка заключается в том, что ни один элемент не входит в состав такого количества ферментов и не выполняет таких разнообразных физиологических функций [5]. Повышенные концентрации цинка оказывают токсическое влияние на живые организмы. Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном применении цинксодержащих удобрений. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку в почвах. Однако при очень высоком содержании этого металла в почвах обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев. При избыточном его поступлении в растения снижается усвоение меди и железа, и проявляются симптомы их недостаточности [6]. В целом же наибольшую проблему для растений в большинстве случаев представляет дефицит цинка, нежели его токсичные количества.

Медь - является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота [7]. Данные по токсичности элемента для растений немногочисленны. В настоящее время основной проблемой считается недостаток меди в почвах или ее дисбаланс с кобальтом.

Основные признаки дефицита меди для растений - замедление, а затем и прекращение формирования репродуктивных органов, появление щуплого зерна, пустозернистых колосьев, снижение устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды.

Никель. До настоящего времени в литературе не встречаются данные о дефиците никеля для растений, однако в ряде экспериментов установлено положительное влияние внесения никеля в почвы на урожайность сельскохозяйственных культур, которое, возможно, связано с тем, что он стимулирует микробиологические процессы нитрификации и минерализации соединений азота в почвах. Токсичность никеля для растений проявляется в подавлении процессов фотосинтеза и транспирации, появлении признаков хлороза листьев.

Хром. Растительные организмы положительно реагируют на внесение хрома при низком содержании в почве доступной формы, однако вопрос о незаменимости элемента для растительных организмов продолжает изучаться. Токсичное действие металла зависит от валентности: шестивалентный катион гораздо токсичнее трехвалентного. Симптомы токсичности хрома внешне проявляются в снижении темпов роста и развития растений, увядании надземной части, повреждении корневой системы и хлорозе молодых листьев. Избыток металла в растениях приводит к резкому снижению концентраций многих физиологически важных элементов, в первую очередь К, Р, Fe, Mn, Cu, B [3].

1.2 Накопление тяжелых металлов в водной среде и в почве

.2.1 Тяжелые металлы в водной среде

В природных водах растворены почти все известные химические элементы в виде простых и сложных ионов, комплексных соединений, растворенных или газообразных молекул, стабильных и радиоактивных изотопов.

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей [8].

Растворенные формы металлов весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме. Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно [9].

Ниже представлена характеристика химических свойств тяжелых металлов и их содержание в природных водах.

В природных водах наиболее часто встречаются соединения Cu(II).

Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахтные воды, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения.

Цинк (Zn). По содержанию в поверхностных водах среди микроэлементов цинк занимает второе место после марганца. В речных водах его концентрация колеблется в широких пределах - от нескольких микрограммов до десятков и реже сотен мкг/л. В загрязненных тяжелыми металлами водах концентрация цинка может достигать сотни мкг/л.

Ртуть (Hg). Ртуть в природных водах может присутствовать в трех состояниях - элементарном (Hg0), одновалентном (Hg+1) и двухвалентном (Hg+2). Формы нахождения этого металла в воде и их распределение зависят от рН среды. В природных водах ртуть интенсивно связывается с твердыми взвешенными частицами. Ртуть поступает в водные системы из антропогенных источников загрязнения преимущественно в виде элементарной ртути.

Ртуть является одним из наиболее опасных загрязнителей природных вод.

Свинец (Рb). Особенности нахождения и миграции свинца в природных водах обусловливаются осаждением и комплексообразованием с органическими и неорганическими лигандами. Интенсивность этих процессов зависит от рН и Eh среды, наличия лигандообразователей и ряда других факторов.

Никель (Ni). Поведение никеля (II) в природных водах изучено крайне недостаточно. Подвижность этого элемента, как и многих других металлов в значительной степени зависит от количества органического вещества в воде, его характера, а также от рН и Eh среды. Никель (II) образует многочисленные комплексные соединения.

Никель не является важным или широко распространенным загрязняющим агентом в донных отложениях водных систем.

Хром (Сr). Основные поставщики хромсодержащих выбросов (в порядке уменьшения масштабов) - это производство и переработка феррохрома, изготовление огнеупоров, сжигание угля и производство хромовых сталей. Однако главный источник поступления антропогенного хрома - обработка металлов. Неконтролируемые выбросы представляют большую опасность загрязнения поверхностных вод относительно токсичной формой [10].

Надежно установлено увеличение уровня содержания хрома в донных осадках за счет антропогенных источников.

Железо (Fe). Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.

Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Eh и в некоторой степени от температуры.

Марганец (Mn). В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами.

Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах - взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород, дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и сорбированные соединения марганца. Концентрация марганца в поверхностных водах подвержена сезонным колебаниям.

Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность потребления его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.

Кобальт (Co). В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении организмов и растений, а также со сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта поступают из почв в результате разложения растительных и животных организмов.

Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН. Растворенные формы представлены в основном комплексными соединениями, в том числе с органическими веществами природных вод [11].

Кадмий (Cd). В природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического производства, а также с шахтными водами [12].

Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным образом минеральные и органо-минеральные комплексы. Основной взвешенной формой кадмия являются его сорбированные соединения.

Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизни растений. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами [13].

Таким образом ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов [14]. Некоторые металлы являются микроэлементами, которые необходимы всем живым организмам. В качестве примера можно привести: медь, цинк, железо, кобальт и марганец. Когда содержание этих металлов становится слишком высоким, из полезных микроэлементов они превращаются в опасные загрязнители [15], активно взаимодействуют с населяющей их биотой, оказывая отрицательное влияние на ее жизнедеятельность, заметно ухудшают пригодность воды для использования в различных народнохозяйственных целях [16]. В зависимости от условий среды они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей.

1.2.2 Тяжелые металлы в почвах

Почва является важнейшим объектом окружающей среды. В отличие от других объектов окружающей среды (воздух, вода), где протекают процессы самоочищения, почва обладает этим свойствам в незначительной мере. Более того для некоторых веществ, в частности для тяжелых металлов почва является едким акцептором.

Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. Таким образом, идет их накопление в почве. Наряду с этим в почве под воздействием различных факторов происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния. Тяжелые металлы, попадающие в почву с выбросами предприятий, прочно связываются уже в верхнем слое [17]. С увеличением поступления в почву тяжелых металлов, соответственно повышается уровень поглощения тяжелых металлов растениями [18].

Содержание ТМ в почвах зависит, как установлено многими исследователями, от состава исходных горных пород, значительное разнообразие которых связано со сложной геологической историей развития территорий [19].

В последние десятилетия в процессы миграции ТМ в природной среде интенсивно включилась антропогенная деятельность человечества. Количества химических элементов, поступающие в окружающую среду в результате техногенеза, в ряде случаев значительно превосходят уровень их естественного поступления. Включаясь в природные циклы миграции, антропогенные потоки приводят к быстрому распространению загрязняющих веществ в природных компонентах городского ландшафта, где неизбежно их взаимодействие с человеком.

Основными источниками антропогенного поступления ТМ в окружающую среду являются тепловые электростанции, металлургические предприятия, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей, сжигание нефти и различных отходов, производство стекла, удобрений, цемента и пр. [20]. Действие загрязняющих веществ распространяется на десятки километров от источника поступления элементов в атмосферу. При этом наблюдается комбинированное загрязнение растений, слагающееся из непосредственного оседания аэрозолей и пыли на поверхность листьев и корневого усвоения ТМ, накопившихся в почве в течение продолжительного времени поступления загрязнений из атмосферы [3].

Ниже приводим краткое описание свойств металлов, касающихся особенностей их поведения в почвах.

Свинец (Pb). Атомная масса 207,2. Приоритетный элемент-токсикант. Все растворимые соединения свинца ядовиты. В естественных условиях он существует в основном в форме PbS. Кларк Pb в земной коре 16,0 мг/кг [21]. По сравнению с другими ТМ он наименее подвижен, причем степень подвижности элемента сильно снижается при известковании почв. Подвижный Pb присутствует в виде комплексов с органическим веществом (60-80 % подвижного Pb). При высоких значениях рН свинец закрепляется в почве химически в виде гидроксида, фосфата, карбоната и Pb-органических комплексов [22, 23].

Главную роль в фиксации свинца в почвах играет органическое вещество. К числу наиболее значимых антропогенных источников загрязнения окружающей среды свинцом относятся выбросы, образующиеся при высокотемпературных технологических процессах: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания [24]. Большое количество свинца образуется при производстве и использовании в технологическом процессе аккумуляторов, кабелей, свинцовых красителей, керамических изделий, электрических батарей. При техногенном загрязнении наибольшая концентрация свинца, как правило, обнаруживается в верхнем слое почвы [25,26].

Гигиенические нормативы для концентраций свинца следующие: ПДК рабочей зоны - 0,01 мг/м3, атмосферного воздуха - 0,003 мг/м3, воды водоисточников - 0,03 мг/л, почвы - 32 мг/кг [27]. Региональный кларк свинца составляет 12 мг/кг [28], среднее содержание свинца в торфе - 13 мк/кг [29].

Естественное содержание свинца в почвах наследуется от материнских пород и тесно связано с их минералогическим и химическим составом. Средняя концентрация этого элемента в почвах мира достигает по разным оценка от 10 до 35 мг/кг [2].

Высокая концентрация свинца в почвах может быть связана как с природными геохимическими аномалиями, так и с антропогенным воздействием. При техногенном загрязнении наибольшая концентрация элемента, как правило, обнаруживается в верхнем слое почвы [20].

Кадмий (Cd). Кадмий по химическим свойствам близок к цинку, но отличается от него большей подвижностью в кислых средах и лучшей доступностью для растений. В почвенном растворе металл присутствует в виде Cd2+ и образовывает комплексные ионы и органические хелаты. Главный фактор, определяющий содержание элемента в почвах при отсутствии антропогенного влияния, - материнские породы [21]. Кларк кадмия в литосфере 0,13 мг/кг. В почвообразующих породах содержание металла в среднем составляет: в глинах и глинистых сланцах - 0,15 мг/кг, лессах и лессовидных суглинках - 0,08, песках и супесях - 0,03 мг/кг. Подвижность кадмия в почве зависит от среды и окислительно-восстановительного потенциала.

Загрязнение почвенного покрова кадмием считается одним из наиболее опасных экологических явлений, так как он накапливается в растениях выше нормы даже при слабом загрязнении почвы [30, 31].

Цинк (Zn). Его кларк в земной коре 83 мг/кг. Цинк концентрируется в глинистых отложениях и сланцах в количествах от 80 до 120 мг/кг. Элемент концентрируется в глинистых отложениях и сланцах в количествах от 80 до 120 мг/кг [2].

Важными факторами, влияющими на подвижность Zn в почвах, являются содержание глинистых минералов и величина рН. При повышении рН элемент переходит в органические комплексы и связывается почвой. Ионы цинка также теряют подвижность, попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита. С органическим веществом Zn образует устойчивые формы, поэтому в большинстве случаев он накапливается в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе. Среднее содержание цинка в почвах Беларуси составляет 35,0 мг/кг [32], среднее содержание цинка в торфе - 87 мг/кг [29].

Среднее содержание цинка в почвах мира составляет 90 мг/кг.

Причинами повышенного содержания цинка в почвах могут быть как естественные геохимические аномалии, так и техногенное загрязнение. Основными антропогенными источниками его поступления в первую очередь являются предприятия цветной металлургии. Загрязнение почв этим металлом привело в некоторых областях к крайне высокой его аккумуляции в верхнем слое почв - до 66400 мг/кг. В огородных почвах накапливается до 250 и более мг/кг цинка [2].

Медь (Cu). Кларк в земной коре 47 мг/кг [21]. В химическом отношении медь - малоактивный металл. Основополагающим фактором, влияющим на величину содержания Cu, является концентрация ее в почвообразующих породах. Из изверженных пород наибольшее количество элемента накапливают основные породы - базальты (100-140 мг/кг) и андезиты (20-30 мг/кг). Покровные и лессовидные суглинки (20-40 мг/кг) менее богаты медью. Наименьшее же ее содержание отмечается в песчаниках, известняках и гранитах (5-15 мг/кг) [33].

В почвах медь является слабомиграционным элементом, хотя содержание подвижной формы бывает достаточно высоким. Количество подвижной меди зависит от многих факторов: химического и минералогического состава материнской породы, рН почвенного раствора, содержания органического вещества и др. [34]. При рН 7-8 растворимость меди наименьшая. В почвах Беларуси содержание меди составляет 13,0 мг/кг [28], среднее содержание меди в торфе - 5 мг/кг [29], ОДК в песчаных и супесчаных почвах для меди составляет 33,0 мг/кг [27].

Среднее содержание меди в почвах мира 30 мг/кг. Вблизи индустриальных источников загрязнения в некоторых случаях может наблюдаться загрязнение почвы медью до 3500 мг/кг [2].

Никель (Ni). Атомная масса 58,7. В континентальных отложениях он присутствует, главным образом, в виде сульфидов и арсенитов, ассоциируется также с карбонатами, фосфатами и силикатами. Доля загрязненных Ni почв в ряду других ТМ является фактически самой значительной и уступает только землям, загрязненным медью (3,8 %) [35]. В почвах Республики Беларусь в среднем содержится 20,0 мг/кг никеля [28], среднее содержание никеля в торфе составляет 4 мг/кг [29]. Кларк элемента в земной коре равен 58 мг/кг [21].

Наибольшее количество металла накапливают ультраосновные (1400-2000 мг/кг) и основные (200-1000 мг/кг) породы, а осадочные и кислые содержат его в гораздо меньших концентрациях - 5-90 и 5-15 мг/кг, соответственно.

Гигиенические нормативы для концентраций никеля следующие: ПДК рабочей зоны - 0,005 мг/м3, атмосферного воздуха - 0,002 мг/м3, воды водоисточников - 0,1 мг/л, ОДК для песчаных и супесчаных почв - 20 мг/кг [27].

Содержание никеля в почвах в значительной степени зависит от обеспеченности этим элементом почвообразующих пород. Наибольшие концентрации никеля, как правило, наблюдаются в глинистых и суглинистых почвах, в почвах, сформированных на основных и вулканических породах и богатых органическим веществом. Распределение Ni в почвенном профиле определяется содержанием органического вещества, аморфных оксидов и количеством глинистой фракции [36].

Содержание Ni в почвах мира колеблется в широких пределах - от 1 до 100 мг/кг, составляя в среднем 50 мг/кг.

Уровень концентрации никеля в верхнем слое почв зависит также от степени их техногенного загрязнения.

Хром (Cr). Кларк хрома в земной коре - 83 мг/кг. Наибольшие его концентрации среди магматических горных пород характерны для ультраосновных (1600-3400 мг/кг) и основных (170-200 мг/кг), меньшие - для средних пород (15-50 мг/кг) и наименьшие - для кислых (4-25 мг/кг). Среди осадочных пород максимальное содержание элемента обнаружено в глинистых осадках и сланцах (60-120 мг/кг), минимальное - в песчаниках и известняках (5-40 мг/кг).

Природное содержание хрома в почвах зависит главным образом от его концентрации в почвообразующих породах, а распределение по почвенному профилю - от особенностей почвообразования, в частности от гранулометрического состава генетических горизонтов. Среднее содержание хрома в почвах - 70 мг/кг.

Вклад антропогенных источников в поступление хрома весьма значителен. Металлический хром в основном используется для хромирования в качестве компонента легированных сталей. Загрязнение почв хромом отмечено за счет выбросов цементных заводов, отвалов железохромовых шлаков, нефтеперегонных заводов, предприятий черной и цветной металлургии, использования в сельском хозяйстве осадков промышленных сточных вод, особенно кожевенных предприятий, и минеральных удобрений. Наивысшие концентрации хрома в техногенно загрязненных почвах достигают 400 мг/кг и более [2].

Марганец (Mn). Элемент широко распространен в природе и содержится в земной коре, воде морей, рек и в почве. Снижение pH почвы, ее аэрация, обильное внесение удобрений в кислые почвы без известкования способствует увеличению доступности марганца для растений. Региональный кларк марганца составляет 247 мг/кг [28], среднее содержание марганца в торфе - 363 мг/кг [29], ПДК валового Mn в почве составляет 1500 мг/кг [37]. Химические реакции с участием марганца в почвах зависят от рН среды (в более кислых условиях марганец становится более подвижным и, соответственно, более токсичным). Основными антропогенными источниками поступления марганца в природную среду являются выбросы машиностроительных и ремонтных предприятий и транспорта [38].

Кобальт (Со). Элемент распространен в составе соединений. Среднее содержание его в почвах составляет 0,1-13,0 мг/кг. Наиболее бедны кобальтом песчаные почвы лесных районов. В зависимости от рН почвы скорость почвенной миграции кобальта меняется: он слабо подвижен в нейтральных, еще меньше в кислых и практически неподвижен в щелочных почвах.

Основные источники антропогенного поступления кобальта в окружающую среду связаны с выплавкой цветных металлов и сжиганием в процессе промышленного производства природных топливных материалов - каменного угля и сырой нефти, а также металлургическое производство, цементная промышленность и выбросы автотранспорта. Гигиенические нормативы составляют: в атмосферном воздухе - ПДК 0,001 мг/м3, в воде водоисточников - ПДК 0,1 мг/л. ОДК кобальта в почве составляет 20 мг/кг [27], а региональный фон - 6 мг/кг [28], среднее содержание в торфе - 3 мг/кг [29].

Железо (Fe) - один из главных компонентов литосферы и составляет приблизительно 5 % её массы [2]. Поведение железа в окружающей среде во многом определяется его способностью легко изменять валентность в зависимости от физико-химических условий среды и тесно связано с геохимическими циклами кислорода, серы и углерода. Как правило, окислительные и щелочные условия среды способствуют осаждению железа, а кислые и восстановительные - растворению его соединений. Свободное железо фиксируется, образуя оксиды и гидроксиды, органокомплексы и замещая магний и алюминий в минералах.

В почвах железо присутствует главным образом в виде оксидов и гидроксидов, находящихся в форме небольших частиц или связанных с поверхностью некоторых минералов. Однако в богатых органическим веществом горизонтах железо находится преимущественно в хелатной форме.

Минимальные содержания растворимого железа отмечаются при щелочных значениях pH. Поэтому кислые почвы более обогащены растворимым неорганическим железом, нежели нейтральные и щелочные [2]. Таким образом, катионы Fe2+ в кислых анаэробных почвах могут достигать токсичных для растений уровней, а в щелочных хорошо аэрируемых почвах низкие концентрации растворимого железа не могут удовлетворить потребности растений в этом элементе.

Подобно соединениям марганца, соединения железа активно влияют на поведение некоторых элементов питания и многих микроэлементов. Степень ответственности железа за растворимость микроэлементов и их доступность для растений во многом зависят от некоторых почвенных факторов.

Для почвенного железа характерно сильное сродство к подвижным органическим комплексам и хелатам. Эти соединения ответственны за миграцию и перераспределение железа в почвенных горизонтах, а также выщелачивание его из почвенных профилей. Кроме того, комплексные соединения играют большую роль в обеспечении железом корневых систем растений [2].

Количество железа в почвах определяется как составом материнских пород, так и характером почвенных процессов. Как правило, содержание железа изменяется от 0,5 до 5 %. На бедных железом почвах не отмечается его абсолютного дефицита для растений, а фиксируется лишь недостаток его легкорастворимых форм [13].

1.2.3 Тяжелые металлы в прибрежно-водной растительности

Концентрирующая способность водных растений по отношению к химическим элементам определяется видом растения, его физиологическими способностями, возрастом и стадией развития, условиями среды обитания - типом и гидрологическим режимом водоема, гранулометрическим составом грунта, а также географическим положением водоема и климатическими условиями [39].

Для характеристики процессов накопления загрязнителей в растениях используют коэффициент накопления элементов. Коэффициент накопления элемента - это величина, которая рассчитывается как отношение концентрации элемента в золе водных растений к его содержанию в корнеобитаемом слое почвы [40].

Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв и воды. Поэтому избыточное накопление ТМ растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах и воде. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами ТМ, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако способность почв связывать и инактивировать ТМ имеет свои пределы, и когда они уже не справляются с поступающим потоком металлов, важное значение приобретает наличие у самих растений физиолого-биохимических механизмов, препятствующих их поступлению [41].

Механизмы устойчивости растений к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующий - стебли и листья, и, наконец, последний - органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корне- и клубнеплоды и др.) [42].

Однако не всегда эти закономерности повторяются, что, вероятно, связано с условиями произрастания растений и их генетической спецификой.

Несмотря на существенную изменчивость различных растений к накоплению ТМ, биоаккумуляция элементов имеет определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп: 1) Cd, Cs, Rb - элементы интенсивного поглощения; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - средней степени поглощения; 3) Mn, Ni, Cr - слабого поглощения и 4) Se, Fe, Ba, Te - элементы, труднодоступные растениям [43].

Другой путь поступления ТМ в растения - некорневое поглощение из воздушных потоков. Оно имеет место при значительном выпадении металлов из атмосферы на листовой аппарат, чаще всего вблизи крупных промышленных предприятий. Поступление элементов в растения через листья (или фолиарное поглощение) происходит, главным образом, путем неметаболического проникновения через кутикулу. ТМ, поглощенные листьями, могут переносится в другие органы и ткани и включаться в обмен веществ [44].

По ряду причин растения не могут не поглощать большинство тяжелых металлов и в отличие от животных, способны накапливать их в больших количествах. Именно поэтому проблема компартмептации металлов в растении является определяющей при изучении их токсического действия и механизмов устойчивости [45].

Водные растения очень чутко реагируют на химический состав среды. При увеличении концентрации элементов, как это случается при загрязнении водоемов, большинство растений либо активно, либо пассивно поглощает их в количествах, превышающих необходимость в питании. Критерием устойчивости к высоким уровням металлов в среде, как правило, являются темп роста и продуктивность растений [46].

Накопление тяжелых металлов в метаболически малоактивных компартментах, клеток и в органах, которых растение может впоследствии лишиться, а также связывание металлов с хелаторами и их выделение в корневую слизь может являться одними из механизмов детоксикации, в результате чего тяжелые металлы исключаются из активного метаболизма. Благодаря эффективным механизмам детоксикации металлов растения продолжают расти при повышенном их содержании в среде [48].

Многие виды растений способны накапливать тяжелые металлы, причем их содержание в органах растений может в десятки и даже сотни раз превышать их содержание в окружающей среде [49]. По способности к аккумуляции тяжелых металлов выделяют две контрастные группы растений: исключатели, у которых тяжелые металлы накапливаются главным образом в корневой системе, и аккумуляторы, у которых они накапливаются в больших количествах в надземных органах [34].

Видовой состав прибрежно-водной растительности позволяет достаточно точно охарактеризовать экологическое состояние водоема. В настоящее время широко применяется методика индикации вод по биологическим показателям, которые широко используется в практике гидробиологических исследований. Для анализа качества вод используются индикатор-организмы и специальные методы [50].Высшие водные растения как индикаторы изменения качества наряду с другими организмами находят широкое использование при биологическом анализе и проведении санитарно-гидробиологических исследований [51].

2. Объект, программа и методика исследований

Объектами исследований являлась прибрежно-водная растительность озера Сельмашевское, озера северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод», а также озер в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря.

Предметом исследований является изучение содержания тяжелых металлов в некоторых видах прибрежно-водных растений изученных нами объектов.

Ниже приводится характеристика объектов изучения прибрежно-водной растительности г. Гомеля и Мозырского района.

Объект № 1. Сельмашевское озеро северной окраины города Гомеля (рисунок 1).

Координаты: N 52° 27' 889", E 30° 57' 638". I. Прибрежно-водная экосистема асс. Typhetum latifoliae Soó 1927 cоюза Phragmition Koch 1926, порядка Phragmitetalia Koch 1926, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.

II. Прибрежно-водная экосистема асс. Typhetum angustifoliae cоюза Phragmition Koch 1926, порядка Phragmitetalia Koch 1926, класса Phragmito-magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.

С этого объекта отобраны виды растений: Elodea сanadensis, Hydrocharis morsus-ranae, Lemna minor, Glyceria maxima, Typha latifolia, Phragmites communis, Carex pseudocyperus, Butomus umbellatus, Alisma plantago-aquatica, Juncus effusus, Urtica dioica, Bidens tripartite, Agrostis stolonifera.

Рисунок 1 - Озеро Сельмашевское

Объект № 2. Озеро у северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод» (рисунок 2).

Координаты: N 52° 28' 829", E 30° 58' 491". Водная экосистема отнесена к асс. Lemno minoris-Salvinietum natantis (Slavnić 1956) Korneck 1959 cоюза Lemno minoris-Salvinietum natantis Slavnic 1956 em. R. Tx. 1955, класса Lemnetea minoris R. Tx. 1955.

Прибрежное сообщество асс. Cicuto-Caricetum pseudocyperus cоюза Magnocaricion elatae W. Koch 1926, порядка Magnocaricetalia Pign. 1953, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.

Примыкающая к озеру луговая экосистема отнесена к асс. Poo-Festucetum pratensis Sapegin 1986 cоюза Festucion pratensis Sipaylova, Mirkin, Shelyag et V. Solomakha 1985, порядка Arrhenatheretalia Pawl. 1928, класса Molinio-Arrhenatheretea R. Tx. 1937.

Нами были отобраны образцы растений: Ceratophyllum demersum <#"349" src="doc_zip2.jpg" />

Рисунок 2 - Озера у северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод»

Объект № 3. Озеро в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря, размером 50 м х 80 м (рисунок 3).

Координаты N 52° 01' 663", E 29° 19' 770". Водная экосистема отнесена к асс. Caricietum gracilis союза Magnocaricion elatae Koch 1926, порядка Magnocaricetalia Pignatti 1953, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.

С этого объекта отобраны виды растений: Phragmites communis, Carex pseudocyperus, Carex acuta, Eleocharis palustris, Sagittaria sagittifolia, Lysimachia vulgaris, Juncus conglomeratus, Iris pecudacorus, Agrostis stolonifera, Oenanthe aquatica.

Рисунок 3 - Озеро в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря

Объект № 4. Озеро в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря, размером 60 м х 300 м (рисунок 4).

Координаты N 52° 01' 663", E 29° 19' 997". Водная экосистема отнесена к асс. Lemno minoris-Salvinietum natantis (Slavnić 1956) Korneck 1959 cоюза Lemno minoris-Salvinietum natantis Slavnić 1956 em. R. Tx. 1955, класса Lemnetea minoris R. Tx. 1955.

Нами были отобраны образцы растений: Stratiotes aloides, Hydrocharis morsus-ranae, Nuphar lutea, Typha angustipholia, Glyceria maxima, Carex acuta, Eleocharis palustris, Sagittaria sagittifolia, Bidens tripartite, Iris pecudacorus, Agrostis stolonifera, Oenanthe aquatica, Acorus calamus.

Рисунок 4 - Озеро в левобережной центральной части поймы р. Припять ниже г. Мозыря

Систематическое положение изучаемых объектов:

отдел покрытосеменные - Magnoliophyta (Angiospermae);

класс однодольные - Luiliopsida;

порядок частухоцветные - Alismatales;

семейство водокрасовые - Hydrocharitaceae;

род водокрас - Hydrocharis;

вид водокрас лягушачий - Hydrocharis morsus-ranae L. [52]

отдел покрытосеменные - Magnoliophyta (Angiospermae);

класс двудольные - Magnoliopsida;

порядок розоцветные - Rosles;

семейство крапивные - Urticaceae;

род крапива - Urtica;

вид крапива двудомная - Urtica dioica L. [52]

отдел покрытосеменные - Magnoliophyta (Angiospermae);

класс однодольные - Liliopsida;

порядок злакоцветные - Poales;

семейство злаки - Poaceae;

род мятлик - Poa;

вид мятлик луговой - Poa pratensis L. [52]

отдел покрытосеменные - Magnoliophyta (Angiospermae);

класс однодольные - Liliopsida;

порядок злакоцветные - Poales;

семейство злаки - Poaceae;

род овсяница - Festuca;

вид овсяница луговая - Festuca pratensis L. [52]

отдел покрытосеменные - Magnoliophyta (Angiospermae);

класс однодольные - Liliopsida;

порядок водокрасовые - Hydrocharitales <#"justify">Исследования проводились в рамках проекта ГБЦМ 11-50 «Разработать систему индикаторных видов для оценки накопления тяжелых металлов прибрежно-водными экосистемами вблизи промышленных центров Гомельского региона». научный руководитель темы д.б.н., профессор Сапегин Л.М., а также проекта ГБЦМ 14-50 «Оценка состояния техногенного загрязнения природных и рудеральных экосистем Мозырского промышленного района». Научный руководитель темы к.б.н., доцент Дайнеко Н.М.

Полевые исследования проводились в период с апреля по сентябрь в 2013-2014 годах на озерах г. Гомеля и Мозырского района. Изучение прибрежно-водной растительности осуществлялось маршрутным методом при обходе водоемов с берега. Видовой состав изучался в полевых условиях. Распределение растительности по экологическим группам осуществлялось по классификации Гигевича [53]. Содержание тяжелых металлов в некоторых видах прибрежно-водных растений изучались лабораторным методом в РНИУП «Институт радиологии» МЧС РБ. Полученные результаты были статистически обработаны с помощью MS Excel 2003.

3. Результаты исследований и их обсуждение

.1 Изучение видового состава прибрежно-водной растительности исследуемых озер города Гомеля

Исследования проводились в 2013 году на озере Сельмашевское и озере у северной части г. Гомеля вблизи предприятия «Гидропривод». В ходе работы был изучен флористический состав озер. Всего в двух объектах было обнаружено 22 вида высших водных растений из 12 семейств и 20 родов. Все данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Видовой состав растений исследуемых водоемов г. Гомеля

СемействоРодВидЗлаки (Poaceae) Тростник (Phragmites)Тростник обыкновенный (Phragmites communis)Манник (Glyceria)Манник большой (Glyceria maxima)Полевица (Agrostis)Полевица побегообразующая (Agrostis stolonifera)Мятлик (Poa)Мятлик луговой (Poa pratensis)Овсяница (Festuca)Овсяница луговая (Festuca pratensis)Водокрасовые (Hydrocharitaceae)Водокрас (Hydrocharis)Водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae)Элодея (Elodea)Элодея канадская (Elodea canadensis)Осоковые (Cyperaceae)Осока (Carex)Осока ложносытевая (Carex pseudocyperus)Осока острая (Carex acuta)Ситняг (Eleocharis)Ситняг болотный (Eleocharis palustris)Камыш (Scirpus)Камыш озерный (Scirpus lacustris)Астровые (Asteraceae)Череда (Bidens)Череда трехраздельная (Bidens tripartita)Крапивные (Urticaceae)Крапива (Urtica)Крапива двудомная (Urtica dioica)Роголистниковые (Ceratophyllaceae)Роголистник (Ceratophyllum)Роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum <#"justify">Из данных таблицы 1 следует, что наиболее многочисленными семействами являются злаковые - Poaceae (22,7 % от общего числа видов), осоковые - Cyperaceae (18,2 %).

3.2 Изучение видового состава прибрежно-водной растительности исследуемых озер Мозырского района

В 2014 году были проведены исследования двух объектов, расположенных вблизи г. Мозыря. Растительность данных озер была представлена 17 видами высших водных растений из 16 родов и 12 семейств, что видно из таблицы 2.

Таблица 2 - Видовой состав растений исследуемых водоемов Мозырского района

СемействоРодВидЗлаки (Poaceae) Тростник (Phragmites)Тростник обыкновенный (Phragmites communis)Манник (Glyceria)Манник большой (Glyceria maxima)Полевица (Agrostis)Полевица побегообразующая (Agrostis stolonifera)Водокрасовые (Hydrocharitaceae)Водокрас (Hydrocharis)Водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae)Телорез (Stratiotes <#"justify">(Acorus <#"justify">Из данных таблицы 2 следует, что наиболее многочисленными семействами являются злаковые - Poaceae (17,6 % от общего числа видов), осоковые - Cyperaceae (17,6 %) и водокрасовые - Hydrocharitaceae (11,8 %).

3.3 Экологический состав

Растительность исследуемых озер г. Гомеля была представлена следующими экологическими группами:

Гидрофиты - настоящие водные растения, постоянно растущие в воде:

Эугидрофиты, полностью погруженные, неукореняющиеся, взвешенные в толще воды.

Анализ собранного материала показал, что к этой группе относится роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum <#"426" src="doc_zip5.jpg" />

Рисунок 5 - Процентное содержание экологических групп прибрежно-водных растений г. Гомеля

Среди гидрофитов встречаются эугидрофиты, которые в свою очередь подразделяются: эугидрофиты, полностью погруженные, неукореняющиеся, взвешенные в толще воды (4,6 %), эугидрофиты с воздушными генеративными органами, укореняющиеся (4,6 %), плейстогидрофиты неукореняющиеся, свободно плавающие на поверхности воды (9,1 %) и аэрогидрофиты: высокорослые (27,3 %) и среднерослые (18,2 %). На долю гигрофитов приходится 8 видов исследуемой флоры, что составляет 36,4 %. Они в свою очередь подразделяются на эугигрофиты среднерослые (22,7 %) и гигрогелофиты среднерослые (13,6 %).

Прибрежно-водная растительность озер, расположенных вблизи г. Мозыря представлена двумя экологическими группами: гидрофитами и гигрофитами. Анализ собранного материала показал, что к эугидрофитам, полностью погруженным, неукореняющимся, взвешенным в толще воды относится телорез алоэвидный (Stratiotes aloides). К плейстогидрофитам неукореняющимся, свободно плавающим на поверхности воды относится водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae), а к плейстогидрофитам укореняющимся - кубышка желтая (Nuphar <#"411" src="doc_zip6.jpg" />

Рисунок 6 - Процентное содержание экологических групп прибрежно-водных растений Мозырского района

К аэрогидрофитам среднерослым относится 23,5 %, к аэрогидрофитам высокорослым - 17,7 %, к плейстогидрофитам укореняющимся - 5,9 % видов, к плейстогидрофитам неукореняющимся, свободно плавающим на поверхности воды - 5,9 % и эугидрофитам, полностью погруженным, неукореняющимся, взвешенным в толще воды - 5,9 %. На долю гигрофитов приходится 7 видов исследуемой флоры, что составляет 41,2 %. Гигрогелофиты и эугигрофиты среднерослые составили по 17,7 %, гигрогелофиты высокорослые - 5,9 %.

.4 Анализ результатов проб воды, почвогрунта и почвы изучаемых объектов прибрежно-водной растительности г. Гомеля

Данные о содержании тяжелых металлов в пробах воды изучаемых объектов г. Гомеля отражены в таблице 3.

Таблица 3 - Анализ проб воды изучаемых объектов г. Гомеля

в миллиграммах на литр

№ объектаОпределяемый показатель, мг/лFeCuZnCoMnPbCdNiCr1<0,150,353,150,04<0,08<0,0754,0311,15<0,0624,20,461,770,0475,0<0,0751,2812,00<0,06ПДК, мг/л0,10,10,010,010, 10,10,0050,010,001

Анализ проб воды показал, что во всех изучаемых объектах наблюдалось превышение ПДК по железу, меди, цинку, кобальту, кадмию, никелю и хрому (таблица 3). Так во 2-ом объекте содержание железа в 42 раза выше ПДК. В первом объекте содержание меди в 3,5 выше ПДК, а во 2-ом объекте - в 4,6 раза. В 1-ом объекте содержание цинка превышает ПДК в 315 раз, а во 2-ом объекте - в 177 раз. Содержание марганца во 2-ом объекте превышает ПДК в 750 раз, кадмия в 1-ом объекте - в 806 раз, никеля во 2-ом объекте - в 1200 раз, хрома в двух объектах - в 60 раз.

Данные о содержании тяжелых металлов в пробах почвы изучаемых объектов г. Гомеля отражены в таблице 4.

Таблица 4 - Анализ проб почвы изучаемых объектов г. Гомеля

в миллиграммах на килограмм

№ объектаВид пробыОпределяемый показатель, мг/кгFeCuZnCoMnPbCdNiCr1Почва с берега2316,33,624,40,4135,35,8<0,071,90,71Почвогрунт из воды2412,135,536,00,339,46,6<0,071,91,02Почва с берега8014,72,212,40,8265,63,0<0,073,80,22Почвогрунт из воды2300,22,13,70,676,42,1<0,072,60,5ПДК, мг/кг-3,037,020,0150025,00,044,06,0

Анализ проб почвы изучаемых объектов г. Гомеля выявил, что наибольшее содержание железа было во втором объекте в почве с берега (таблица 4). В 1-ом объекте в почвогрунте из воды превышение ПДК по меди составило 11,8 раза, а в почве с берега в 1,2 раза. Во всех пробах почвы в двух объектах не наблюдалось превышения ПДК по цинку, кобальту, марганцу, свинцу, никелю и хрому. Содержание кадмия во всех пробах оказалось выше ПДК в 1,8 раза.

3.5 Анализ результатов проб воды, почвогрунта и почвы изучаемых объектов прибрежно-водной растительности Мозырского района

Данные о содержании тяжелых металлов в пробах воды изучаемых объектов Мозырского района отражены в таблице 5.

Таблица 5 - Анализ проб воды изучаемых объектов Мозырского района

в миллиграммах на литр

№ объектаОпределяемый показатель, мг/лFeCuZnCoMnPbCdNiCr30,50,010,01<0,0250,02<0,030,011<0,02<0,0140,80,010,01<0,0250,12<0,030,009<0,02<0,01ПДК, мг/л0,10,10,010,010, 10,10,0050,010,001

Анализ проб воды показал, что во всех изучаемых объектах наблюдалось превышение ПДК по железу, кобальту, кадмию, никелю и хрому (таблица 5). Так в 3-ем объекте содержание железа выше ПДК в 5 раз, а в 4-ом объекте - в 8 раз. Содержание кадмия в 3-ем объекте превышает ПДК в 2,2 раза, а в 4-ом объекте - в 1,8 раза. В 4-ом объекте содержание марганца в 1,2 раза выше ПДК. В двух объектах содержание кобальта выше ПДК в 2,5 раза, никеля - в 2 раза, хрома - в 10 раз.

Данные о содержании тяжелых металлов в пробах почвы изучаемых объектов Мозырского района отражены в таблице 6.

Таблица 6 - Анализ проб почвы изучаемых объектов Мозырского района

в миллиграммах на килограмм

№ объектаВид пробыОпределяемый показатель, мг/кгFeCuZnCoMnPbCdNiCr3Почва с берега316,30,83,1<0,39,92,70,16<0,20,373Почвогрунт из воды213,40,78,9<0,34,91,90,172,5<0,144Почва с берега118,80,55,2<0,31,11,20,15<0,20,234Почвогрунт из воды130,90,43,5<0,31,72,10,16<0,2<0,14ПДК, мг/кг-3,037,020,0150025,00,044,06,0

Анализ проб почвы изучаемых объектов Мозырского района выявил, что наибольшее содержание железа было в третьем объекте в почве с берега (таблица 6). В 3-ем объекте в почве с берега и в 4-ом объекте в почвогрунте из воды содержание кадмия превысило ПДК в 4 раза, в почвогрунте из воды в третьем объекте - в 4,3 раза и в почве с берега в 4-ом объекте - в 3,8 раза. Во всех пробах почвы в двух объектах не наблюдалось превышения ПДК по меди, цинку, кобальту, марганцу, свинцу, никелю и хрому.

3.6 Анализ содержания тяжелых металлов в растительных образцах собранных видов растений исследуемых озер г. Гомеля

В 2013 году были получены данные о содержании тяжелых металлов в прибрежно-водной растительности озер г. Гомеля.

В ходе анализа было установлено, что эугидрофиты, полностью погруженные, неукореняющиеся, взвешенные в толще воды, представлены одним видом - роголистником погруженным. Накопление меди в данном растительном образце в 1,3 раза выше фонового содержания, цинка - в 10,8 раза, кобальта - в 2,7 раза, кадмия - в 6 раз, никеля - в 4,9 раза.

Эугидрофиты с воздушными генеративными органами, укореняющиеся представлены элодеей канадской, которая накапливала медь выше фонового содержания в 1,6 раза, цинк - в 26,6 раза, кобальт - в 3 раза, марганец - в 3,1 раза.

Плейстогидрофиты неукореняющиеся представлены тремя образцами и двумя видами: водокрасом лягушачим и ряской малой. Более всего железа содержалось в ряске малой во 2-ом объекте, а наибольший коэффициент накопления - у ряски малой в 1-ом объекте. У ряски малой в 1-ом объекте содержание меди оказалось выше фонового в 1,4 раза, а у водокраса лягушачьего в 1-ом и ряски малой во 2-ом - в 1,2 раза. Во всех растительных образцах наблюдалось превышение фонового содержания по цинку от 11,6 раза у ряски малой во 2-ом объекте до 18,5 раза у ряски малой в 1-ом объекте, а наибольший коэффициент накопления у ряски малой во втором объекте. Превышение кадмия выше фонового в 6 раз отмечалось у водокраса лягушачьего в 1-ом и ряски малой во 2-ом объекте. Содержание никеля оказалось выше фонового у ряски малой в 1-ом объекте в 3,2 раза, и у нее же и наибольший КН.

В группу аэрогидрофитов высокорослых входило 6 видов: манник большой, рогоз широколистный, тростник обыкновенный, ситняг болотный, рогоз узколистный и камыш озерный. Из 7 растительных образцов наибольшее содержание железа было отмечено у камыша озерного и ситняга болотного во 2-ом объекте. Превышение фонового содержания по меди и хрому в растительных образцах не обнаружено. Во всех растительных образцах содержание цинка оказалось выше фонового, а больше всего отмечено у тростника обыкновенного в 1-ом объекте - 12,2 раза, у рогоза узколистного во 2-ом объекте наибольший КН. Содержание кобальта во всех растительных образцах превышало фоновое содержание в 2,7-2,8 раза. Из 7 растительных образцов только у тростника обыкновенного в первом объекте отмечено превышение фонового содержания по марганцу в 1,7 раза, у него и наибольший коэффициент накопления. Во всех растительных образцах не обнаружено превышения фонового содержания по свинцу.

В группу аэрогидрофитов среднерослых входило 4 растительных образца, представленные 4 видами: осокой ложносытевой, осокой острой, сусаком зонтичным и частухой подорожниковой. Наибольшее содержание железа и КН отмечено у сусака зонтичного. Во всех растительных образцах отмечалось превышение фонового содержания по цинку, особенно у сусака зонтичного - в 25,7 раза. Также у сусака зонтичного наблюдалось самое высокое накопление марганца и набольший КН. Во всех растительных образцах наблюдалось превышение фона по кадмию в 7 раз, и у этих образцов был высокий коэффициент накопления. По никелю и хрому не отмечалось превышения фонового содержания.

Группа эугигрофитов среднерослых была представлена

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.