Концентрация химических элементов в хвое Larix gmelinii и листьях Betula pendula. С. 76–90

УДК

630*581.573.4+581.192

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-76-90

Аннотация

В Забайкальском крае предприятия горнодобывающей промышленности существенно загрязняют окружающую среду химическими элементами. В этих условиях большое значение имеет мониторинг состояния окружающей среды, в т. ч. с помощью растений-индикаторов. Из числа древесных растений наиболее распространены в крае лиственница Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen.) и береза повислая (Betula pendula Roth.). На примере Быстринского Cu–Au–Fe скарново-порфирового месторождения исследована концентрация 46 химических элементов в хвое лиственницы Гмелина и листьях березы повислой, а также содержание этих элементов в почве. Цель исследования – выявить видовые различия растений в накоплении элементов и перспективу использования растений как индикаторов загрязнения окружающей среды. Научные работы проведены на 11 пробных площадях в природных растительных сообществах вблизи объектов предприятия в августе 2022 г. Образцы почвы и растений отбирали в одно время, на одних и тех же участках. Химический анализ образцов проведен с использованием «Методики выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой» (ПНД Ф 16.1:2.3:3.11–98). Установлены различия концентрации элементов в растениях по отношению к кларку наземных растений. Статистически значимо бÓльшая по сравнению с хвоей лиственницы концентрация K, Ca, P, Mg, Fe, Ba, Zn, Na, Rb, Ni, Co, Ga, Sn, Y, Zr, Cd и Nb обнаружена в листьях березы, и, напротив, бо́льшая, чем в листьях березы, концентрация Sc, W и Hg – в хвое лиственницы. Установлены достоверные различия растений по коэффициенту биологического поглощения Se, P, Sn, Ca, Mn, Sr, Cd, Mg, K, W, Ni, Zn, Sc, Rb, Na и Nb. Знания об особенностях накопления химических элементов в органах растений могут быть использованы для биомониторинга загрязнения окружающей среды и, возможно, для фиторемедиации загрязненных грунтов.

Сведения об авторах

В.П. Макаров*, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAZ-3029-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8882-9339
Ю.В. Зима, канд. геогр. наук, науч. сотр.; ResearcherID: AAC-1385-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0689-0855
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, ул. Недорезова, д. 16а, г. Чита, Россия, 672014; vm2853@mail.ru*, zima.yura@mail.ru

Ключевые слова

месторождение металлов, Larix gmelinii, Betula pendula, химические элементы, загрязнение окружающей среды, загрязнение химическими элементами, мониторинг загрязнения, Забайкальский край

Для цитирования

Макаров В.П., Зима Ю.В. Концентрация химических элементов в хвое Larix gmelinii и листьях Betula pendula // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 76–90. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-76-90

Литература

1. Афанасьева Л.В., Калугина О.В., Оскорбина М.В., Харпухаева Т.М. Особенности элементного состава и пигментного комплекса хвои лиственницы сибирской при воздействии выбросов Иркутского алюминиевого завода // Сиб. лесн. журн. 2022. No 1. С. 20–32. https://doi.org/10.15372/SJFS20220102

2. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. No 7. С. 555–571. 

3. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. 480 с. 

4. Гиниятуллин Р.Х., Бактыбаева З.Б. Особенности накопления Cd и Ni лиственницей Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.) в условиях техногенеза // Вестн. Томск. гос. унта. Биология. 2020. No 51. С. 141–161. https://doi.org/10.17223/19988591/51/8

5. Замана Л.В., Лесников Ю.В. Фтор в соке березы как индикатор флюоритового оруденения // Докл. АН СССР. 1989. Т. 306, No 3. С. 700–703. 

6. Звягинцев В.В., Звягинцева О.Ю. Влияние выбросов автотранспорта на защитные леса в условиях Восточного Забайкалья // Междунар. науч.-исслед. журн. 2016. No 5 (47), ч. 5. С. 69–72. https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.47.165

7. Звягинцева О.Ю. Оценка качества атмосферного воздуха по величине флуктуирующей асимметрии березы повислой (на примере урбанизированных и ООПТ Восточного Забайкалья) // Вестн. КрасГАУ. 2012. No 7 (70). С. 78–82. 

8. Иванова А.В. Аккумуляция химических элементов хвоей Thuja occidentalis L. в урбоэкосистеме // Весн. Віцебск. дзяржаўн. ун-та. 2010. No 6 (60). С. 48–52.

9. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с. 

10. Коваленкер В.А., Абрамов С.С., Киселева Г.Д., Крылова Т.Л., Языкова Ю.И., Бортников Н.С. Крупное Быстринское Cu–Au–Fe-месторождение (Восточное Забайкалье) – первый в России пример ассоциированной с адакитами скарново-порфировой рудообразующей системы // Докл. АН. 2016. Т. 468, No 5. С. 547–552. https://doi.org/10.1134/S1028334X1606012X

11. Коваленкер В.А., Трубкин Н.В., Абрамова В.Д., Плотинская О.Ю., Киселева Г.Д., Борисовский С.Е., Языкова Ю.И. Типоморфные характеристики молибденита Быстринского Cu-Au-скарново-порфирового месторождения (Восточное Забайкалье, Россия) // Геология руд. месторождений. 2018. Т. 60, No 1. С. 68–90. https://doi.org/10.1134/S107570151801004X

12. Котович А.А., Гуман О.М., Макаров А.Б., Антонова И.А. Эколого-геохимическая оценка почв на территории проектируемого Быстринского ГОКа // Изв. Урал. гос. горн. ун-та. 2013. No 2 (30). С. 21–25. 

13. Макаров В.П., Борзенко С.В., Помазкова Н.В., Желибо Т.В. Особенности накопления химических элементов в хвое лиственницы Гмелина, произрастающей в районе Удоканского месторождения меди // Химия растит. сырья. 2021. No 2. С. 191–200. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021028832

14. Толстов А.В., Гунин А.П. Комплексная оценка Томторского месторождения // Вестн. ВГУ. Сер.: Геология. 2001. Вып. 11. С. 144–160. 

15. Экспериандова Л.П., Беликов К.Н., Химченко С.В., Бланк Т.А. Еще раз о пределах обнаружения и определения // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65, No 3. С. 229–234. https://doi.org/10.1134/S1061934810030020

16. Desai M.A. Phytoremediation: a Tool for Restoring Land Degraded Due to Opencast Coal Mining: PhD. Oxford Brookes University, 2013. 319 p.

17. Hu Z., Richter H., Sparovek G., Schnug E. Physiological and Biochemical Effects of Rare Earth Elements on Plants and Their Agricultural Significance: a Review. Journal of Plant Nutrition, 2004, no. 27, iss. 1, pp. 183–220. https://doi.org/10.1081/PLN-120027555

18. Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Timofeev I.V. Ecological and Geochemical Assessment of Woody Vegetation in Tungsten-Molybdenum Mining Area (Buryat Republic, Russia). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2016. vol. 41, art. no. 012026. https://doi.org/10.1088/1755-1315/41/1/012026

19. Klink A., Letachowicz B., Krawczyk J., Wisocka M. The Content of Heavy Metals in Soil and Silver Birch Leaves (Betula pendula Roth.) from Wabrzych and Gogow. Polish Journal of Environmental Studies, 2006, vol. 15, no. 2a, pp. 347–350.

20. Mikhailova Т.А., Shergina О.V., Kalugina O.V. Accumulation and Migration of Elements-Pollutants in “Soil-Plant” System within Urban Territory. Natural Science, 2013, vol. 5, no. 6, pp. 705–709. https://doi.org/10.4236/ns.2013.56087

21. Navrátil T., Nováková T., Shanley J.B., Rohovec J., Matoušková S., Vaňková M., Norton S.A. Larch Tree Rings as a Tool for Reconstructing 20th Century Central European Atmospheric Mercury Trends. Environmental Science & Technology, 2018, no. 52 (19), pp. 11060–11068. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b02117

22. Piotrowska K., Panek E. Testing of Selected Phytoindicators for the Environmental Assessment of Areas under Various Levels of Pollution. Geomatics and Environmental Engineering, 2012, vol. 6, no. 4, pp. 73–81. http://dx.doi.org/10.7494/geom.2012.6.4.73

23. Samecka-Cymerman A., Kolon K., Kempers A.J. A Preliminary Investigation in Using Pohlia Nutans and Larix Decidua as Biomonitors of Air Pollution by the Coke Industry in Wałbrzych (SW Poland). Polish Journal of Environmental Studies, 2008, vol. 17, iss. 1, pp. 121–128.

24. Vosel Y., Belyanin D., Melgunov M., Vosel S., Mezina K., Kropacheva M., Shcherbov B. Accumulation of Natural Radionuclides (7Be, 210Pb) and Micro-Elements in Mosses, Lichens and Cedar and Larch Needles in the Arctic Western Siberia. Environmental Science and Pollution Research, 2021, vol. 28, pp. 2880–2892. https://doi.org/10.1007/s11356-020-10615-4