В Козловський, Н Романюк, О Терек - Важкі метали у ґрунтах та рослинах заплави ріки тиса - страница 4

Страницы:
1  2  3  4 

Рослини з незначною біомасою і здатністю до акумулювання важких металів у тканинах стебла - Lotus corniculatus L. (нагромаджує Cd, Pb), Lusimachia sp. (Cu, Cd, Zn, Mn, Pb), Plantago major L. (Pb), Eqiusetum arvense L.(Cd), Taraxacum officinale Webb, ex Wigg., Tussilago farfara L., Xanthium spinosum L., Ambrosia sp., Artemisia sp. - у перспек­тиві реально використати для розширення потенційних ресурсів фіторемедіації, викона­вши скринінг необхідних генів, що забезпечують стійкість цих видів до дії важких мета­лів. Деякі з названих видів можна застосовувати з метою пасивного моніторингу забру­днення навколишнього середовища як біоіндикатори; є дані про використання для цього Taraxacum officinale Wigg., Artemisia vulgaris L. та Plantago media L. [3].

Серед досліджених лікарських видів рослин не виявлено нагромадження металів у Geranium robertianum L., Saponaria officinalis L., Thymus sp., що свідчить про можли­вість збирання лікарської сировини на досліджених територіях. Проте зазначимо, що ми не визначали вмісту в цих рослинах інших потенційно небезпечних сполук. Водночас Tanacetum vulgare L. належить до групи рослин із високою здатністю до акумулювання Pb та Cd, що зумовлює потенційну небезпеку лікарської сировини, зібраної на територі­ях, які забруднені важкими металами.

За результатами досліджень серед деревних рослин значні кількості метал-дитизонатів виявлено в тканинах роду Salix, особливо у Salix alba L. і Salix viminalis L. унаслідок нагромадження саме Cd та Zn (за даними ААС). Вид Populus nigra L., препа­рати стебла якого мали високий рівень утворення метал-дитизонатів, аналогічно акуму­лювала Сd. Цікаво, що саме ці види рослин почали використовувати в польових експе­риментах з метою виявлення можливості фіторемедіації ґрунтів, забруднених Zn, Cd, Pb, Cu та деякими органічними забрудниками [30-32, 34, 37]. Фітоекстракція кадмію, рівень якого суттєво перевищує кларкові значення на всіх досліджуваних територіях, за даними літератури відбувається легше, ніж інших ВМ - Zn, Pb [36]. Поглинання кадмію залежить від pH, редокс-потенціалу, катіонообмінної здатності, вмісту органічних речо­вин і наявності інших металів у ґрунті. Для зачислення рослини до категорії гіперакуму-лятор рівень накопичення повинен бути для Cd 0,01%, для Cu і Ni 0,1% [33]. У природі виявлено лише один вид рослин - Thlaspi caerulescens, - який гіперакумулює кадмій, тоді як Ni гіперакумулюють близько 300 видів рослин, Cu - 24, Se - 19, Zn - 16, Mn - 11 [26]. За даними літератури, верба накопичує від 5 до 70 мкг/г маси сухої речовини Cd у надзем­ній частині, часто у спеціалізованих клітинах, причому 96 % Cd зосереджено у клітинній оболонці та вакуолі [36]. Частка металу в пагоні верби може становити 0,1-0,7%, водно­час верба швидко росте, що дає змогу використовувати її з метою фіторемедіації.

На підставі аналізу даних літератури зазначимо, що необхідно розширювати і поглиблювати знання щодо молекулярних механізмів стійкості рослин цього роду до дії важких металів. Відомо також, що нагромадження іонів ВМ у рослинних тканинах веде до розвитку оксидативного стресу, а тому оцінку обсягу певних критичних ланок анти­стресового захисту визнано за достатній критерій моніторингу стабільності організму за цих умов. Такими параметрами є, зокрема, вміст відновленої та окисленої форм глутаті-ону та аскорбату. Ми виявили зміни вмісту цих неензиматичних антиоксидантів у тка­нинах укорінених живців Salix fragilis L, які рослин на поживному середовищі з дода­ванням хлориду кадмію (неопубліковані дані).

Серед проаналізованих видів, що росли на незабруднених і забруднених заплав­них ділянках верхнього басейну р. Тиса, не виявлено жодного виду-гіперакумулятора. Проте на цих територіях поширені види, що нагромаджують значну біомасу і мають порівняно високі темпи акумуляції Cd, Zn, Pb. Види Salix sp., Populus nigra L., Helianthus annus L., Solidago virgaurea L., можна рекомендувати як об'єкти майбутніх польових експериментів. Види рослин із високою акумулювальною здатністю містять іони ВМ у всіх тканинах надземних органів, у тім числі в ксилемі, флоемі й серцевин­ній паренхімі.

Отже, метод гістохімічної локалізації іонів важких металів рослин за допомогою дитизону можна використовувати для попередньої оцінки вмісту ВМ у рослинах, а вже у відібраних таким способом видів рослин доцільно визначати кількісний вміст довго­тривалим методом атомно-адсорбційного аналізу.

На підставі одержаних результатів з' ясовано, що забрудненість вод р. Тиси про­дуктами виробництва підприємств кольорової металургії негативно позначається на екосистемах заплави через накопичення ВМ у компонентах наземних екосистем (ґрунтах, рослинному покриві). Фізико-хімічні властивості ґрунтів прируслової частини заплави р. Тиси не сприяють накопиченню важких металів у ґрунтовому профілі; водно­час за таких умов значною є їхня доступність для рослин. Здатність наземних екосистем заплави р. Тиси до самоочищення (через оцінку інтенсивності біотичного кругообігу металів) є середньою та вищою від середньої. Із досліджених видів рослин найпридатні-шими до використання в системі біогеохімічного моніторингу за умов забруднення па­водкових вод продуктами діяльності підприємств кольорової металургії є представникиродів Salix та Populus; значний ступінь нагромадження іонів Cd і Zn у пагонах верби дає змогу вважати цю рослину придатною для використання з метою фіторемедіації забруд­нених ґрунтів верхнього басейну р. Тиса. Однак для надання практичних рекомендацій необхідні експерименти in situ. Рослини з високою акумулювальною здатністю і низь­кою біомасою (Lusimachia sp., Galium sp. та Urtica dioica) становлять інтерес для визна­чення механізмів нагромадження ВМ у надземній частині рослин і механізмів їхньої стійкості до високих концентрацій Cd, Pb, Zn.

1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. М.: Логос, 2000. 627 с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 327 с.

3. Безсонова В.П. Пасивний моніторинг забруднення навколишнього середовища з використанням трав' янистих рослин // Укр. ботан. журн. 1991. Т. 48. С.77-80.

4. Гелетюк Н.И., Золотарева Б.Н. Метод подготовки почв к атомно-абсорбционному определению микроэлементов // Опыт и методы экологического мониторинга. Пу-щино, 1978. С. 255-260.

5. Геологическая карта Украинских Карпат и прилегающих прогибов. К.: Киевгеоло-

гия. 1977.

6. Геохимия техногенных радионуклидов. Киев: Наук. думка, 2002. 330 с.

7. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. 320 с.

8. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устой­чивости почв к техногенным воздействиям. М.: Из-во Москов. ун-та, 1997. 102 с.

9. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. T. 4. С. 431-441.

10. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глоба­льная геохимия // Тяжелые металлы и окружающая среда. М.: Изд-во Москов.

ун-та., 1980.

11. Добровольский Г.В. Мониторинг и охрана почв // Почвоведение. 1986. T. 12. С. 14-17.

12. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функция почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. 261 с.

13. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука,

1991. 151 с.

14. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. Новосибирск. Наука, Сибир­ское отделение, 1985. 129 с.

15. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир,

1989. 243 с.

16. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследова­ний почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами М.: Гидрометеоиздат, 1981. 110 с.

17. Мотузова Г.В. Природа буферности почв к влиянию химических воздействий // Почвоведение. 1994. T. 9. С. 1166-1172.

18. Никитин Б.А. Определение содержания гумуса в почве // Агрохимия. 1972. T. 3. С. 123-125.

19. Обухов А.И. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами и мероприятия по их устранению // Поведение поллютантов в почвах и ландшафтах.

Пущино, 1990. С. 52-59.

20. Орлов Д.С., Воробьева Л.А., Мотузова Г.В. Почвенно-химические условия, ограни­чивающие уровни показателей химического состояния почв при загрязнении // Ми­грация загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1989. С. 243-248.

21. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высш. шк., 1989. 361 с.

22. Понизовский А.А., Пинский Д.Л., Воробьева Л.А. Химические процессы и равнове­сие. М.: Из-во Москов. ун-та., 1986. 102 с.

23. Почвы СССР / М: Мысль, 1979. 380 с.

24. Серегин И., Иванов В. Гистохимические методы изучения распределения кадмия и свинца в растениях // Физиология растений. 1997. Т. 44. С. 915-921.

25. Степанов А.М. Методология биоиндикации и фонового мониторинга экосистем суши // Экотоксикология и охрана природы. М.: Наука, 1988. 270 с.

26. Brooks R., Chambers M., Nicks L., Robinson B. Phytomonitoring // Perspectives. 1998. Vol. 3. P. 359-362.

27. Chen H, Cutright T. EDTA and HEDTA effects on Cd, Cr, and Ni uptake by Helianthus annulus // Chemosphere. 2001. Vol. 45. P. 21-28.

28. Hammett F.S. Studies in the biology of metals. I. The localization of lead by growing roots // Protoplasma 1928. Vol. 4. P.183-186.

29. International Cooperative Programme on Integrated Monitoring: field and laboratory manual. Helsinki, 1989. 443 p.

30. Memon A.R., Aktoprakligul D., Ozdemur A., Vertii A. Heavy Metal Accumulation and Detoxification Mechanisms in Plants // Turk. J. Bot. 2001. Vol. 25. P. 111-121.

31. Ostman G. Cadmium in Salix - a study of the capacity of Salix to remove cadmium from arable soils // Willow Vegetation Filters for Municipal Wastewaters and Sludges: a Biological Purification System. Sveriges Lantbruksuniversiteit, Uppsala, Sweden, 1994. P. 153-156.

32. Perttu K.L., Kowalik P.J. Salix vegetation filters for purification of water and soils // Biomass and Energy. 1997. Vol. 12. P. 9-19.

33. Pilon E., Pilon M. Phytoremediation of metals using transgenic plants // Critical Reviews in Plant Sciences. 2002. Vol. 21. P. 439-456.

34. Punshon T., Dickinson N.M. Acclimation of Salix to metal stress // New Phytol. 1997. Vol. 137. P. 303-314.

35. Tanton T. W., Crowdy S.H. The distribution of lead chelate in the transpiration stream of higher plants // Pestic. Sci. 1971. Vol. 2. P. 211-213.

36. Vassilev A., Vangronsveld J., Yordanov I. Cadmium phytoextraction: present state, biological backgrounds and research needs // Bulgarian journal of plant physiology.

2002. Vol. 28. P. 68-95.

37. Vervaeke P. et al. Phytoremediation prospects of willow stands on contaminated sediment: a field trial // Environ. Pollution. 2003. Vol. 126. P. 275-282.

HEAVY METALS IN SOILS AND PLANTS OF TISZA RIVER BASIN

V. Kozlovskyy*, N. Romaniuk**, О. Terek**, I. Chonka***, О. Kolesnyk*** , S. Bolashi****, N. Boiko***

Institute of ecology of Carpathian mountains NAS of Ukraine L'viv national university, Ukraine Uzhhorod national university, Ukraine College of nyiregyhdza, Hungary

Industrial contamination of Tisza River with toxic wastes from metallur-gic enterprises has negative impact on ecosystems of it aqueous basin as conse­quence of a heavy metals accumulation in soil sand plants. It was revealed that soils physical and chemical properties do not promote accumulation of heavy metals in soil profile; such conditions instead are the reason for substantial bioavailability of metals. Method of histochemical visualization of heavy metals ions in plant tissues with ditizone can be recommended for the preliminary esti­mation of heavy metal levels in plants. More suitable for use in system of bio-geochemical monitoring among analyzed plant species are plants of genus Salix and Populus. Comparatively high rates of Cd and Zn accumulation by above-ground parts of willow are allowing the possible usage of the considering plants of this Genus as potential candidates for field exploitability for soil phytoreme-diation process.

Key vords: heavy metals, biogeochemistry monitoring, phytoremediation, Tisza River ecosystems.

Стаття надійшла до редколегії 01.03.2005 Прийнята до друку 20.03.2005

Страницы:
1  2  3  4 


Похожие статьи

В Козловський, Н Романюк, О Терек - Важкі метали у ґрунтах та рослинах заплави ріки тиса