1Инелова З.А., 1Нестерова С.Г.,
2Ерубаева Г.К.
1Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы
2Университет «Туран», Казахстан, г. Алматы Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Мангистауской области
В статье представлены результаты исследования содержания тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Cu, Mn, Co, Ni) в образцах доминантных наземных растений, а также почвы, собранных на территории Мангистауской области. Изученные растения обладали неодинаковой способностью накапливать в своих тканях тяжелые металлы. Лучшими аккумулятивными способностями среди изученных растений обладала Artemisia terrae-albae, которая накапливала большее количество свинца, цинка, никеля, марганца по сравнению с другими видами. Tamarix ramosissima и Ceratocarpus arenarius накапливали наименьшее количество тяжелых металлов по сравнению с другими растениями, произраставшими вместе с ними в одинаковых экологических условиях. Во всех изучаемых пунктах содержание тяжелых металлов в образцах почвы находилось в пределах допустимого уровня. Однако наблюдалась общая картина незначительного превышения допустимого уровня концентрации в пределах от 1,09 – до 1,72 ПДК по таким металлам, как цинк, кобальт, что может быть связано с особенностями физико-географической зоны и геологических факторов.
Ключевые слова: Мангистауская область, тяжелые металлы, атомно-абсорбционная спектрометрия, доминантные виды растений, аккумулятивные способности.
Inelova Z.A., Nesterova S.G., Yerubayeva G.K.
1Al-Farabi Kazakh National University, Kazakhstan, Almaty
2«Turan» University, Kazakhstan, Almaty The heavy metals in certain types of dominant plants of Mangystau region
The article presents the results of a study of heavy metals concentration (Pb, Cd, Zn, Cu, Mn, Co, Ni) in the samples of the dominant land plants and soils collected in the Mangistau region. The selection of the domi- nant plants and soil samples was performed at three points: № 1 point (of Zhanaozen, the farm «Nurken»), number 2 point (Aktau, the farm «Bereke») and number 3 (Fort-Shevchenko, agriculture ‘ Asem-Diamond «). The stud- ied plants have unequal ability to accumulate in their tissues heavy met- als. It was revealed that the best accumulative abilities among the studied plants has Artemisia terrae-albae, which in the studied areas accumulate large quantities of lead, zinc, manganese, nickel, compared with other species. And Tamarix ramosissima, Ceratocarpus arenarius characterized in that accumulates the least amount of heavy metals as compared to other plants proizrastyuschimi with them under the same environmental condi- tions. In all areas studied the content of heavy metals in soil samples it is within the acceptable level. However, there is a general pattern of a slight excess of the permissible level of concentration in the range of 1.09 – 1.72 to the maximum allowable concentrations for metals such as zinc, cobalt, which may be related features physiographic zones and geological factors.
Key words: Mangistau region, heavy metals, atomic absorption spec- trometry, the dominant species, accumulative capacity.
Инелова З.А., Нестерова С.Г., Ерубаева Г.К.
1Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Қазақстан, Алматы қ.
2«Тұран» университеті, Қазақстан, Алматы қ.
Маңғыстау облысында кейбір басым өсімдіктердің құрамындағы ауыр металдар
Бұл мақалада Маңғыстау облысының аумағында жиналған басым өсімдіктер мен топырақ үлгілерінің құрамындағы ауыр металдардың (Pb, Cd, Zn, Cu, Mn, Co, Ni) зерттеу нәтижелері ұсынылған. Өсімдіктер- дің ауыр металдар құрамдарына жинақтау қасиеттері әртүрлі болып келеді. Зерттелген өсімдіктер арасында Artemisia terrae-albae ең үздік жинақтаушы қасиеттерімен ерекшеленетіні анықталды. Зерттелген аумақтардағы басқа өсімдіктерге қарағанда оның құрамында қорғасынның, никельдің, марганецтің ең көп мөлшері белгіленді.
Tamarix ramosissima және Ceratocarpus arenarius басқа да өсімдіктер түрлерімен бір экологиялық жағдайларда өсетіндеріне қарамастан, құрамдарында ауыр металдарды аз мөлшерде жинайтындарымен ерекшеленеді. Барлық зерттеу жүргізілген нүктелерден алынған топырақ үлгілерінде ауыр металдардың мөлшері рұқсат етілген деңгейдің аясында екені анықталды. Бірақ, физика-географиялық аймақтары мен геологиялық факторлар ерекшеліктеріне байланысты болуы мүмкін, мырыш, кобальт металдары рұқсат етілген 1,09 – 1,72 ауқымындағы ШРК концентрациясы деңгейінен шамалы асатыны анықталды.
Түйін сөздер: Маңғыстау облысы, ауыр металдар, атомдық- абсорбциялық спектрометрия, өсімдіктің басым түрі, жинақтаушы қасиеттері.
Республика Казахстан, г. Алматы
2Университет «Туран», Республика Казахстан, г. Алматы
*E-mail: Zarina.Inelova@kaznu.kz
Введение
В настоящее время экологическое неблагополучие Прика- спия, в том числе Мангистауской области, связано с активной деятельностью горнодобывающей, нефте- и газоперерабатыва- ющей промышленности, сельского хозяйства, что отражается на окружающей среде, составе почвы, воздуха, поверхностных и подземных водных объектов.
Различные металлы и их соединения имеют огромное зна- чение в жизни растений. Так, например, роль марганца в жизни высших растений и водорослей водоемов весьма велика. При недостатке данного элемента замедляется развитие корневой системы и рост растений, снижается урожайность. Животные, поедающие корма с низким содержанием марганца, страда- ют ослаблением сухожилий, у них слабо развивается костная ткань. Содержание Ni и Co более стабильно для растений, что свидетельствует о присутствии в образцах общего для них минерального компонента, в том числе и биогенного проис- хождения. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего, его сульфат и хлорид [1, 2, 3].
Почвенный покров территории отличается большим разно- образием, вследствие многообразных условий почвообразова- ния и истории формирования. Все почвы отличаются малой гу- мусностью, относительно небольшой мощностью гумусового горизонта, низким содержанием элементов зольного питания, малой емкостью поглощения [2].
Характерной чертой территории Мангистауской области является бедность флоры и своеобразие структуры раститель- ного покрова. Флора Мангистауской области относится к ти- пичным пустынным флорам. В структуре покрова преоблада- ют комплексы растительных сообществ. Состав растительных сообществ и распределение их в пространстве определяются условиями местообитания. Основными факторами, определяю- щими распределение растительности в пространстве, являются условия увлажнения, засоленность и механический состав почв и грунтов, а также геоморфологические условия [3].
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В НЕКОТОРЫХ ДОМИНАНТНЫХ ВИДАХ РАСТЕНИЙ МАНГИСТАУСКОЙ ОБЛАСТИ
Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Мангистауской области
На основной части территории преоблада- ют комплексные сообщества с доминированием полыни (Artemisia terrae-albae, Artemisia lerche- terrae-albae, Artemisia lerche-terrae-albae, Artemisia lerche--albae, Artemisia lerche-albae, Artemisia lerche-, Artemisia lerche-Artemisia lerche- lerche-lerche- ana, Artemisia gurganica, Artemisia lessingiana), ежовника солончакового (биюргуна – Anabasis salsa) и ежовника безлистого (Anabasis aphylla).
Полынные сообщества формируются на солон- цеватых и солончаковатых разностях бурых пу- стынных почв. Биюргуновые фитоценозы при- урочены к солонцам пустынным. В составе этих сообществ обильны однолетники (Alyssum de-lyssum de-de- sertorum, Descurainia sophia, Eremopyrum orien-, Descurainia sophia, Eremopyrum orien-Descurainia sophia, Eremopyrum orien- sophia, Eremopyrum orien-sophia, Eremopyrum orien-, Eremopyrum orien-Eremopyrum orien- orien-orien- tale, Tetracme quadricomis, Eremopyrum triticeum, Ceratocephala falcata, Ceratocephala testiculata, Lepidim perfoliatum,). В основном представители семейства Brassicaceae. Кроме многолетников- доминантов, в этих сообществах встречаются такие многолетники как Сentauria squarrosa Willd., С. Cousinia onopordioides Ledeb, Tanace-Tanace- tum achilleifolium, Prangos odontalgica, Ferula caspica, Reum tataricum, Gypsophilla diffuza Fisch et Mey. На солончаках обыкновенных форми-На солончаках обыкновенных форми- солончаках обыкновенных форми-солончаках обыкновенных форми- обыкновенных форми-обыкновенных форми- форми-форми- руются сообщества с доминированием много- сообщества с доминированием много-сообщества с доминированием много- с доминированием много-с доминированием много- доминированием много-доминированием много- много-много- летних галофитов (Halocnemum strobilaceum, Anabasis salsa, Atriplex cana, Artemisia monogyna, Limonium suffruticosum). Характерными компо-Характерными компо- компо-компо- нентами этих сообществ являются однолетни- этих сообществ являются однолетни-этих сообществ являются однолетни- сообществ являются однолетни-сообществ являются однолетни- являются однолетни-являются однолетни- однолетни-однолетни- ки-эфемеры (Eremopyrum orientale, Eremopyrum triticeum, Lepidium perfoliatum). Значительные площади занимают соровые депрессии, которые лишены растительности и лишь по периферии окружены сарсазановыми (Halocnemum strobila- strobila-strobila- ceum, Climacoptera crassa, Climacoptera brachia-, Climacoptera crassa, Climacoptera brachia-Climacoptera crassa, Climacoptera brachia- crassa, Climacoptera brachia-crassa, Climacoptera brachia-, Climacoptera brachia-Climacoptera brachia- brachia-brachia- ta) фитоценозами [4].
Доминирующими в составе растительности на территории исследований являются ксеро- фиты, относящиеся к жизненным формам полу- кустарничков, полукустарников, кустарничков, травянистых многолетников и однолетников с коротким (эфемеры и эфемероиды) и длитель- ным периодом вегетации.
В связи с этим цель нашей работы – оценка экологического состояния Мангистауской об- ласти на примере доминантных видов наземных растений в мониторинговых точках Атырауской области и сбор представителей видов наземных растений в качестве тест-объектов для анализа содержания нефтепродуктов и сопутствующих тяжелых.
Материал и методы исследования
Перед началом работы был заложен марш- рут, по которому проводились отбор проб рас-
тений, почвенного покрова для выявления в них содержания тяжелых металлов.
При определении видов растений для сбора, были первоначально сделаны геоботанические описания сообществ в трех точках:
1) Точка (г. Жанаозен, хозяйство «Нур- кен»).
2) Точка (г. Актау, хозяйство «Береке»).
3) Точка (г. Форт-Шевченко, хозяйство
«Асем-Алмаз») (Рисунок 1).
В хозяйстве «Нуркен» г. Жанаозен сбор рас- тений и почв произведен в 3 сообществах – по- лынно-разнотравном, жантакового-разнотрав- ном и тамариксо-разнотравном. Чрезмерный выпас скота привел к снижению проективного покрытия. В полынно-разнотравном – 60%, в жантакового-разнотравном сообществе проек- тивное покрытие составляет 55%, в тамариксо- разнотравном – 60%. В качестве тест-объектов собирали доминантные и кормовые растения.
В полынно-разнотравном сообществе собран доминант – кормовое растение Artemisia terrae- albae Krasch.- полынь белоземельная из семей- ства Asteraceae. В жантакового- разнотравном сообществе для анализа собраны доминанты, которые являются также и кормовыми растения- ми Alhagi pseudoalhagi (М.В.) Desv. – верблюжья колючка ложная или обыкновенная из семейства Fabaceae и Agropyron repens (L.) P.В. Agrost.
– пырей ползучий из семейства Poaceae и со- путствующие кормовые растения- Eremopyrum orientale (L.) Jab. et Spach – мортук восточный из семейства Poaceae и Ceratocarpus arenarius L.- рогач песчанный из семейства Chenopodiaceae.
В третьем сообществе (тамариксо-разнотрав- ном) взяты – доминант Tamarix ramosissima Ldb. – гребенщик многоветвистый из семейства Tamaricaceae.
В г. Актау в хозяйстве «Береке» сбор рас- тений и почв произведен в 2 сообществах: по- лынно-разнотравном и тамариксо-разнотрав- ном с участием эндемичных видов Convolvulus persicum (Вьюнок персидский) и Malacocarpus crithmifolius (Мягкоплодник критмолистый).
Чрезмерный выпас привел к снижению про- ективного покрытия. В полынно-разнотравном сообществе проективное покрытие составляет 50%, в тамариксо-разнотравном – 60%. Наблю- далась смена травостоя. Кормовые виды (злаки, полыни) в некоторых местах замещались сор- ными, малоценными по своим кормовым каче- ствам растениями (дурнишником – Xanthium strumaruim) и ядовитыми (адраспаном – Peganum harmala, брунцом – Sophóra alopecuroídes).
В первом сообществе для анализа собраны доминанты Artemisia terrae-albae и субдоминан- ты – Aeluropus littoralis, Eremopyrum orientale и виды, имеющие кормовое значение – Alhagi pseudoalhagi. Во втором сообществе взяты – до- минант Tamarix ramosissima Ldb. – гребенщик многоветвистый из семейства Tamaricaceae и субдоминант – Agropyron repens. Естественный растительный покров деградирован и в насто- ящее время представлен в основном сорными видами: дурнишником (Xanthium strumaruim), адраспаном (Peganum harmala), брунцом (Sophóra alopecuroídes). Эти участки сильных нарушений фитоценозов локальны и не охваты- вают больших площадей.
В г. Форт-Шевченко, хозяйстве «Асем-Ал- маз» сбор растений и почв произведен в по- лынно-разнотравном сообществе. Для анализа собраны доминант Artemisia terrae-albae, субдо- минант Eremopyrum orientale, кормовые расте- ния Alhagi pseudoalhagi, Ceratocarpus arenarius, Agropyron repens и Tamarix ramosissima.
В соответствии с геоботаническим методом закладка площадок проводилась в десятикрат- ной повторности. Были выявлены доминанты и кормовые растения, которые в дальнейшем по- служили объектами исследований – это Agro- pyron repens (L.) P. В. Agrost. – пырей ползучий
(Poaceae) и Artemisia terrae-albae Krasch.- по- лынь белоземельная (Asteraceae).
В исследуемых образцах растений проводи- ли определение содержания тяжелых металлов методом атомно-абсорбционной спектрометрии.
на атомно-абсорбционном спектрометре «AAS 1N» (Carl Zeiss, Германия) в десятикратной по-N» (Carl Zeiss, Германия) в десятикратной по-» (Carl Zeiss, Германия) в десятикратной по-Carl Zeiss, Германия) в десятикратной по- Zeiss, Германия) в десятикратной по-Zeiss, Германия) в десятикратной по-, Германия) в десятикратной по- вторности на надземной массе растений (лист, цветок и стебель) [5, 6, 7].
Результаты исследования и их обсуждение В результате анализа видового состава рас-анализа видового состава рас- тений, составленного на основе собственных и литературных данных Сафроновой И.Н. (1991, 1996), Государственного кадастра растений Мангистауской области (2006) и др. (2014) [8- 16] в Мангистауской области выявлено 676 видов из 301 родов и 69 семейств, с домини- рованием семейств маревых (Chenopodiaceae, 13,5% от общего числа видов), сложноцветных (Asteraceae, 11,8%), крестоцветных (Brassicace- ae, 9,5%), злаковых (Poaceae, 8,5%) и бобовых (Fabaceae, 7,5%). К наиболее крупным родам от- носятся Astragalus, Artemisia и Salcola.
Редких и исчезающих видов Мангистауской области 40 [4], но нами зарегистрированно 38 видов. Из них 2 вида, подлежащие государ-
Рисунок 1 – Места сбора проб.
Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Мангистауской области
ственной охране: Convolvulus persicus L. и Ru- bia cretaceae Pojark.; 10 видов, рекомендуемые к региональной охране (в пределах области):
Cystopteris fragilis (L.) Bernh., Dryopteris filix- mas (L.) Schott., Ephedra aurantiaca Takht. et Pachom., Eremurus anisopterus (Kar. et Kir.) Re- gel, Gypsophila spathulifolia Fenzl., Ilinia regelii (Bunge) Korov, Salsola richteri (Moq.) Kar, Mala- cocarpus crithmifolius (Retz.) C. A. Mey., Cratae- gus ambigua С А Меy, Allium albanum Grossh.; 13 видов, рекомендуемые к охране в местах произ-, рекомендуемые к охране в местах произ-рекомендуемые к охране в местах произ- к охране в местах произ-к охране в местах произ- охране в местах произ-охране в местах произ- в местах произ-в местах произ- местах произ-местах произ- произ-произ- растания: Salsola chiwensis М. Pop., Haloxylon aphullum (Minkw.) Iljin, H.persicum Bunge ex Boiss., Populus diversifolia Schrenk., Morus alba L, Crambe edentula Fisch. et Mey., Rubus caesius L., Ammodendron eichwaldii Ledeb., Astragalus ustiurtensis Bunge, Euphorbia sclerocyathium Ko- rov. et М. Pop., Zygophyllum turcomanicum Fisch.
et Mey., Rhamnus sintenisii Rech, Bothriochloa ischaemum (L.) Heng.; 13 видов, следующие по уязвимости за находящимися под угрозой исчезновения: Salsola arbusculiformis Drob., Ar- throphytum lehmannianum Bunge., Capparis her- bacea Willd., Мatthiola superba Monti, Nitraria schoberi L., Onosma staminea Ledeb., Verbascum blattaria L., Teucrium polium L., Artemisia gur- ganica (Krasch.) Filat, Tulipa sogdiana Bunge, Stipa capillata L., Stipa lessingiana Trin. et Rupr., Stipa sareptana Beck.
Растения являются одним из индикаторов окружающей среды. Первоначально для опреде- ления тяжелых металлов в растениях были выяв- лены доминанты в различных сообществах – это
такие растения как Agropyron repens, и Artemisia terrae-albae.
В исследуемых пунктах изучаемых террито- рий были взяты пробы почв для определения в них тяжелых металлов. Результаты проб почвы изучаемых пунктов приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что в пробах почвы, ото- бранных с территории хозяйства «Нуркен», г.
Жанаозен содержание свинца (0,62 ПДК), меди (0,11 ПДК), никеля (0,06 ПДК) и марганца (0,63 ПДК) находится в пределах допустимых норм.
При этом концентрация некоторых исследуемых элементов превысила ПДК в незначительных пределах. Так, обнаружено превышение содер- жания кадмия (1,44 ПДК), цинка (1,6 ПДК), ко- бальта (1,27 ПДК).
В образцах почвы, отобранных с террито- рии «Береке», г. Актау содержание свинца (0,53 ПДК), кадмия (0,96 ПДК), меди (0,08 ПДК), никеля (0,05 ПДК) и марганца (0,65 ПДК) на- ходится в пределах допустимых норм. Однако, концентрация некоторых исследуемых элемен- тов превысила ПДК в незначительных пределах.
Так, обнаружено превышение содержания цинка (1,46 ПДК), кобальта (1,09 ПДК).
В образцах почвы, отобранных с территории хозяйства «Асем-Алмаз», г. Форт-Шевченко со- держание свинца (0,67 ПДК), кадмия (0,64 ПДК), меди (0,12 ПДК), никеля (0,06 ПДК) и марганца (0,92 ПДК) также находится в пределах допу- стимых норм, но содержание тяжелых металлов цинка и кобальта превышает допустимый уро- вень: цинка (1,72 ПДК), кобальта (1,55 ПДК).
Таблица 1 – Среднее содержание тяжелых металлов в образцах почвы изучаемых пунктов
Точка отбора Контролируемые вещества, мг/кг
Pb Cd Zn Cu Ni Co Mn
Хоз. Нуркен, г. Жа-
наозен 20,02±2,18 0,72±0,06 37,20±5,00 3,67±0,40 5,60±1,40 6,36±0,67 440,00±22,00 Хоз. Береке, г.Актау 17,70±1,01 0,48±0,05 33,60±3,60 2,73±0,32 4,20±1,20 5,44±0,40 457,60±25,00 Хоз. Асем-Алмаз, г.
Форт-Шевченко 15,40±1,78 0,32±0,03 39,60±5,20 3,95±0,42 5,60±1,30 7,74±0,65 647,00±40,00
Таким образом, во всех изучаемых пунктах содержание тяжелых металлов в образцах по- чвы находились в пределах допустимого уровня.
Однако наблюдается общая картина незначи- тельного превышения допустимого уровня кон- центрации в пределах от 1,09 – до 1,72 ПДК по таким металлам, как цинк, кобальт.
Результаты исследований по содержанию тяжелых металлов в образцах растений отобран- ных с участков хозяйства «Нуркен» представле- ны в таблице 2.
По данным, представленным в таблице 2 видно, что содержание Cd, Cu, Ni, Co, Mn в об- разцах наземных доминантных растений, со-
бранных в точке сбора (хозяйство «Нуркен» г.
Жанаозен) находится в пределах ПДК. Так, во всех пробах доминантных наземных растений содержание кадмия находится в пределах 0,24 – 0,52 ПДК, меди – 0,24 – 0,99 ПДК, никеля – 0,13 – 0,67 ПДК, кобальта – 0,07 – 0,23 ПДК, марганца – 0,10 – 0,97 ПДК. Однако, содержание свинца и цинка превысило допустимый уровень ПДК, так свинец – 1,17 – 1,58 ПДК, цинк – 0,9 – 1,12 ПДК.
Изученные растения обладают неодинако- вой способностью накапливать в своих тканях тяжелые металлы. Так, Artemisia terrae-albae накапливает наибольшее количество Pb, Cu, Cd и Mn, по сравнению с другими растениями, Eremopyrum orientale – Ni, Tamarix ramosissima – Со. Результаты исследований по содержанию тяжелых металлов в образцах доминантных рас- тений, собранных с территории хозяйства «Бе- реке» представлены в таблице 2. По данным, представленным в таблице видно, что содер- жание Cd, Cu, Ni, Co и Mn во всех изученных доминантных растениях находится в пределах ПДК (за исключением Eremopyrum orientale, Ar- orientale, Ar-orientale, Ar-, Ar-Ar- temisia terrae-albae).
Во всех пробах доминантных наземных рас- тений содержание большинства тяжелых метал- лов находится в пределах допустимых значений и составляет кадмий – 0,28 – 0,68 ПДК, меди – 0,29 – 0,65 ПДК, никеля – 0,13-0,49 ПДК (за исключением Artemeisia terrae-alba – 1,06 ПДК), кобальта – 0,14-0,37 ПДК, марганца – 0,28-0,93 ПДК (за исключением Eremopyrum orientale – 1,3 ПДК и Artemeisia terrae-alba – 1,06 ПДК).
При этом во всех изучаемых образцах растений наблюдается превышение допустимого уровня по двум элементам: свинец – 1,12 – 1,71 ПДК и цинк – 1,02 – 1,33 ПДК. Отмечено, что в данных экологических условиях Artemeisia terrae-alba накапливает наибольшее количество свинца, никеля, кобальта по сравнению с другими доми- нантными растениями, Ceratocarpus arenarius – кадмия и меди, Alhagi pseudalhagi – цинка, Tam- arix ramosissima – никеля, Eremopyrum orientale и Artemeisia terrae-alba – марганца.
По данным, представленным в таблице 2 видно, что содержание большинства изучаемых тяжелых металлов находится в пределах ПДК в образцах доминантных растений, собранных с территории хозяйства «Асем-Алмаз», г. Форт- Шевченко.
Так, содержание кадмия находится в преде- лах – 0,20 – 0,64 ПДК, меди – 0,19 – 0,71 ПДК, никеля – 0,13 – 0,42 ПДК, кобальта – 0,08 – 0,46 ПДК, марганца – 0,28 – 0,81 ПДК (за исключе-
нием Artemisia terrae-albae – 1,46 ПДК). Одна- ко, содержание свинца превышает ПДК во всех видах растений изучаемого района (1,17 – 1,87 ПДК). Содержание цинка превышает ПДК в образцах растений Eremopyrum orientale (1,12 ПДК), Tamarix ramosissima (1,02 ПДК), Alhagi pseudalhagi (1,26 ПДК), Artemisia terrae-albae (1,56 ПДК).
Выявлено, что в данных экологических усло- виях Artemisia terrae-albae накапливает большее количество свинца, кадмия, цинка, меди, нике- ля, марганца по сравнению с другими доминант- ными растениями, Agropyron repens – свинца, Alhagi pseudoalhagi – никеля, кобальта.
Таким образом, на основании результатов анализов растений выявлено, что на исследован- ной территории хозяйства «Нуркен» содержание в растениях большинства тяжелых металлов на- ходится в пределах допустимых концентраций (ПДК). Наибольшее количество свинца опреде- лено в растениях Artemisia terrae-albae (6,32 мг/
кг), цинка – Eremopyrum orientale (56,0 мг/кг) (таблица 2).
На исследованной территории хозяйства
«Береке» содержание в растениях большинства тяжелых металлов находится в пределах допу- стимых концентраций (ПДК). Наибольшее ко- личество свинца, никеля определено в растени- ях Artemisia terrae-albae (6,86 мг/кг и 90,20 мг/
кг, соответственно), цинка – Alhagi pseudalhagi (66,40 мг/кг), марганца – Eremopyrum orientale (325,6 мг/кг) (таблица 2).
На исследованной территории хозяйства
«Асем-Алмаз» содержание в растениях боль- шинства тяжелых металлов находится в преде- лах допустимых концентраций (ПДК). Наиболь- шее количество свинца определено в растениях Agropyron repens (7,48 мг/кг), цинка и марганца – Artemisia terrae-albae (78,0 мг/кг и 365,2 мг/кг) (таблица 2).
Изученные наземные доминантные растения обладают различными аккумулятивными спо- собностями. Выявлено, что лучшими аккумуля- тивными способностями, среди изученных рас- тений обладает Artemisia terrae-albae, которое на исследуемых участках накапливает большее количество свинца, цинка, никеля марганца по сравнению с другими видами (таблица 2).
Tamarix ramosissima и Ceratocarpus arenarius отличаются тем, что накапливают наименьшее количество тяжелых металлов по сравнению с другими растениями, произрастю- щими вместе сними в одинаковых экологиче- ских условиях.
Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Мангистауской области
Растительность обследуемой территории отличается слабой устойчивостью к антропо- генным воздействиям, так как исследуемая территория отличается неблагоприятными при- родно-климатическими условиями. Во всех на- земных экосистемах, которые используются как пастбища, имеет место перевыпас, в результате чего наблюдается деградация растительного по- крова, появление сорных видов. Вокруг посел- ков, скважин и строительных объектов наблюда- ли, как и другие исследователи [2] небольшие, локальные участки сильных нарушений фитоце- нозов.
Для прогнозирования обстановки с целью ее улучшения необходимо регулярно отслеживать содержание тяжелых металлов в растительном и почвенном покровах. Это позволит оценивать антропогенную нагрузку, используя методы биоиндикации, а также снизить риск ухудшения здоровья населения.
В настоящее время антропогенная нагрузка по региону исследования оказывает влияния на растительный, почвенный покровы и водные ре- сурсы. Накопление тяжелых металлов в данном регионе происходит по основным причинам антропогенного загрязнения воды сточными водами, воздушными выбросами промышлен- ных предприятий и трансграничный перенос токсикантов по воде. Многочисленными иссле- дованиями на биологических объектах разного уровня организации – от микроорганизмов до млекопитающих, – показано, что тяжелые ме- таллы кроме общетоксического действия обла- дают мутагенными и канцерогенными эффек- тами. В живых организмах тяжелые металлы могут сохраняться в течении длительного вре- мени и действовать как аккумулятивные яды.
Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы явля- ются одной из важнейших форм миграции эле- ментов в природных водах. Большинство орга- нических комплексов являются устойчивыми.
Поэтому металлорганические комплексы спо- собны мигрировать в природных водах на весь- ма значительные расстояния. У некоторых рас- тений существуют так называемые барьерные и безбарьерные типы накопления. У высших рас- тений корни характеризуются безбарьерным типом накопления ряда химических элементов (тяжелых металлов) весной в фазе проростков и осенью – зимой в ветоши и в виде минеральных форм (биолитов), которые в зеленых растениях отсутствуют. В этих условиях необходима раз-
работка мониторинга и прогнозирования обста- новки с целью ее улучшения.
В результате проведенных исследований, ко- торые были начаты в 2015 году можно сделать следующие выводы:
1) Впервые проведен сбор доминантных и кормовых видов наземных растений в трех мо- ниторинговых точках Мангистауской области в качестве тест-объектов для анализа содержания тяжелых металлов.
2) На основании результатов анализов рас- тений выявлено, что на всей исследованной тер- ритории содержание в растениях Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Co и Mn находятся в пределах предельно до-, Co и Mn находятся в пределах предельно до-Co и Mn находятся в пределах предельно до- и Mn находятся в пределах предельно до-Mn находятся в пределах предельно до- находятся в пределах предельно до- пустимых концентраций или незначительно пре- вышают допустимый уровень.
3) Наибольшее количество свинца, цин- ка, никеля и марганца определено в растениях Artemisia terrae-albae, что связано с наибольшим количеством данных элементов в почве, по срав- нению с другими участками.
4) Tamarix ramosissima и Ceratocarpus arenari- arenari-arenari- us меньше всех накапливают тяжелых металлов по сравнению с другими изученными растениями.
Таким образом, анализ результатов опре- деления содержания тяжелых металлов в из- учаемых видах растений показал их различную аккумулятивную способность. Artemisia terrae- albae накапливает в своих тканях тяжелых ме- таллов больше, чем Agropyron repens в одних и тех же экологических условиях, что свидетель- ствует о более низкой аккумулятивной способ- ности Agropyron repens по сравнению с Artemisia terrae-albae.
Главная опасность тяжелых металлов не в явном отравлении, а в том, что они способны постепенно концентрироваться в растениях, ор- ганизмах животных и человека. В то же время представление об обязательной токсичности тяжелых металлов являются заблуждением, так как в эту группу попадают медь, цинк, молиб- ден, кобальт, марганец, железо, то есть микроэ- лементы [17]. Справедливо использовать термин
«тяжелый металл» – когда речь идет об опасных для животных и растительных организмов кон- центрациях элемента с относительной массой более 40 и говорить о нем же, как о микроэле- менте, в том случае, когда он находится в по- чве, растении, организме животных и человека в нетоксичных концентрациях или используется в малых количествах, как удобрение или мине- ральная добавка к корму для улучшения условий роста, развития растений и животных.
Таблица 2 – Среднее содержание тяжелых металлов в образцах растений, отобранных с территории хозяйств «Нуркен», «Береке», «Асем-Алмаз» Вид растенияКонтролируемые вещества, мг/кг PbCdZnCuNiCoMn хозяйство Нуркен, г. Жанаозен Eremopyrum orientale
4,69±0,720,24±0,0256,00±6,204,98±0,5257,00±6,100,69±0,05140,8±9,0 Agropyron repens 5,24±0,970,20±0,0251,20±5,403,38±0,4519,00±2,130,92±0,0696,8±6,5 Tamarix ramosissima5,94±1,760,18±0,0248,00±4,002,54±0,2811,40±1,051,15±0,0839,6±2,1 Ceratocarpus arenarius 5,78±1,240,24±0,0344,80±4,604,04±0,3720,90±1,840,46±0,03132±7,4 Alhagi pseudalhagi6,10±0,880,12±0,0154,40±5,902,44±0,2917,10±1,420,34±0,0226,4±1,6 Artemisia terrae- albae6,32±1,300,26±0,0250,40±6,009,96±0,8420,9±1,710,92±0,05242±15 хозяйство Береке, г.Актау Eremopyrum orientale
5,70±0,800,14±0,0156,80±5,803,01±0,3313,3±1,560,92±0,06325,6±25 Agropyron repens5,47±0,900,14±0,0152,00±5,002,91±0,3234,20±4,020,69±0,04123,2±8,7 Tamarix ramosissima4,80±1,200,16±0,0252,80±5,604,17±0,4511,40±1,271,15±0,0870,4±5,3 Ceratocarpus arenarius4,47±0,940,34±0,0359,20±6,206,58±0,5041,80±4,890,92±0,05233,2±13 Alhagi pseudalhagi5,55±1,320,18±0,0266,40±7,003,05±0,2615,20±1,831,38±0,09114,4±8,5 Artemeisia terrae- alba6,86±1,400,20±0,0251,20±4,806,02±0,5290,20±13,461,84±0,12294,8±18 хозяйство Асем-Алмаз, г. Форт-Шевченко Eremopyrum orientale
4,70±0,870,10±0,0156,00±6,403,20±0,3630,30±3,110,40±0,02154±10,0 Agropyron repens7,48±2,050,14±0,0132,00±3,501,88±0,2111,40±0,901,15±0,0871,0±4,6 Tamarix ramosissima6,17±1,870,24±0,0251,20±5,803,76±0,4124,70±2,751,38±0,09127,6±9,3 Ceratocarpus arenarius5,00±0,130,26±0,0349,60±5,303,48±0,3915,20±1,721,61±0,10202,4±14,5 Alhagi pseudalhagi7,10±2,120,22±0,0263,20±6,002,91±0,3036,10±3,802,30±0,15189,2±13,0 Artemisia terrae- albae6,93±0,710,32±0,0378,00±9,107,14±0,6532,30±2,950,69±0,03365,2±20
Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Мангистауской области
Тяжелые металлы относятся к микроэлемен- там и входят в состав ферментов, гормонов и других биологически активных веществ [6, 18].
Считаем, что необходимы дальнейшие ис- следования данной территории, для выявления растений – аккумуляторов тяжелых металлов.
Литература
1 Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: Справочное изд./ Под ред. В.А. Филова и др. – Л.: Химия,1989. – 40 с.
2 Инелова З.А., Нестерова С.Г., Ерубаева Г.К. Содержание тяжелых металлов в некоторых доминантных видах растений Атырауской области. Вестник КазНУ. Сер. биол., 2015. – №3 (65). – С. 292-297
3 Димеева Л.А., Султанова Б.М., Усен К., Садвокасов Р.Е., Пермитина В.Н., Кердяшкин А.В., Говорухина С.А.
Трансформация пустынной растительности Казахстана в регионах нефтегазодобычи и возможности ее реабилитации. – Алматы, 2014. – С. 33-63.
4 Государственный кадастр растений Мангистауской области. Каталога редких и исчезающих видов растений Мангистауской области (Красная книга). – Алматы, 2006. – 44 с.
Методы определения микроэлементов в почвах, растениях и водах. – М.: Колос, 1974. – С. 7-24
5 Ильин Б.В., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях. – Новосибирск, СО РАН, 2001. – 216 с.
6 Славин У.И. Атомно- абсорбционная спектроскопия / Под. ред. Б.В. Львова. – М.: Химия, 1993. – 351 с.
7 Сафронова И.Н. О растительном покрове плато Устюрт // Бот. журнал, 1982. – Т. 67. – №5. – С. 753-760.
8 Сафронова И.Н. О зональности растительного покрова плато Устюрт // Природа, почвы и проблемы освоения пустыни Устюрт. – Пущино, 1984. – C. 154-161.
9 Сафронова И.Н. Карта растительности Мангышлака // Геоботаническое картографирование 1986. – Л., – С. 41-55.
10 Сафронова И.Н. Растительность Мангышлака. Автореф. дас. ... докт. биол. наук. – СПб., 1991. – 55 с.
11 Сафронова И.Н. Пустыни Мангышлака (очерк растительности). – СПб., 1996. – 211 с.
12 Сафронова И.Н. Пустыни Мангышлака (очерк растительности) // Труды Бот. Ин-та РАН. 1996. Вып. 18. – 211 с.
13 Косарева О.Н., Белозеров И.Ф. Древесные растения местной флоры Мангышлака в интродукции. ЦНТИ. – Актау, 1995. – 8 с.
14 Государственный кадастр растений Мангистауской области. Список высших растений сосудистых растений. – Актау, 2006. – 301 с.
15 Государственный кадастр растений Мангистауской области. Каталога редких и исчезающих видов растений Мангистауской области (Красная книга). – Алматы, 2006. – 44 с.
16 Вайнерт Э., Вальтер Р., Ветцель Т. и др. – Под ред. Р. Шуберта Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. – М.:
Мир, 1998. – 348 с.
17 Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам //
Успехи современной биологии, 1995. – Т. 115. – Вып. 3. – С. 261-275.
References
1 Hazardous chemicals. Inorganic compounds V-VIII groups [Vrednyie himicheskie veschestva. Neorganicheskie soedineni- ya V-VIII grupp:] (1989) Reference book. Chemistry, Leningrad : 40. (In Russian)
2 Inelova Z.A., Nesterova S.G., Erubaev G.K. The content of heavy metals in some dominant species of plants of Atyrau region [Soderzhanie tyazhelyih metallov v nekotoryih dominantnyih vidah rasteniy Atyirauskoy oblasti.] (2015) 3 (65) : 292-297 (In Russian)
3 Dimeeva L.A., Sultanova B.M., Usen K., Sadvokasov R.E., Permitin V.N., Kerdyashkin A.V., Govorukhin S.A. (2014.) The transformation of desert vegetation in the regions of Kazakhstan’s oil and gas production and the possibility of rehabilitation [Transformatsiya pustyinnoy rastitelnosti Kazahstana v regionah neftegazodobyichi i vozmozhnosti ee reabilitatsii] Almaty: 33-63.
(In Russian)
4 The state cadastre of plants Mangistau region catalog of rare and endangered species of Mangistau region (Red Book).
[Gosudarstvennyiy kadastr rasteniy Mangistauskoy oblasti. Kataloga redkih i ischezayuschih vidov rasteniy Mangistauskoy oblasti (Krasnaya kniga)] (2006) Almaty : 44 (In Russian)
5 Methods for determination of trace elements in soils, plants and waters [Metodyi opredeleniya mikroelementov v pochvah, rasteniyah i vodah] (1974) Kolos , Moscow : 7-24 (In Russian)
6 Illin B.V, AI Syso (2001) Trace elements and heavy metals in soils and plants [Mikroelementyi i tyazhelyie metallyi v po- chvah i rasteniyah] Russian Academy of Sciences, Novosibirsk : 216. (In Russian)
7 Slavin U.I (1993) Atomic absorption spectroscopy. [Atomno- absorbtsionnaya spektroskopiya] Chemistry, Moscow : 351.
(In Russian)
8 Safronova I.N. (1982) About vegetation plateau Ustyurt. Botanical Journal [O rastitelnom pokrove plato Ustyurt. Bo- tanicheskiy zhurnal] 67. 5 : 753-760. (In Russian)
9 Safronova I.N. (1984) About vegetation zoning of Ustyurt plateau .Nature of the soil and the problems of development of Ustyurt desert [O zonalnosti rastitelnogo pokrova plato Ustyurt . Priroda, pochvyi i problemyi osvoeniya pustyini Ustyurt] Pushchino : 154-161. (In Russian)
10 Safronova I.N. (1986) Vegetation Map Mangishlak. Geobotanical mapping [ Karta rastitelnosti Mangyishlaka. Geobo- tanicheskoe kartografirovanie] Leningrad: 41-55. (In Russian)
11 Safronova I.N. (1991) Vegetation Mangyshlak [Rastitelnost Mangyishlaka] 55(In Russian)
12 Safronov I.N (1996) Desert Mangyshlak. Vegetation survey [Pustyini Mangyishlaka. Ocherk rastitelnosti ] Saint -Peters- burg : 211. (In Russian)
13 Safronova I.N. (1996) Desert Mangyshlak. vegetation survey [Pustyini Mangyishlaka. Ocherk rastitelnosti] 18 : 211. (In Russian)
14 Kosarev O.N., Belozerov I.F. (1995) Woody plants of the local flora Mangyshlak in the introduction. Center for Scientific and Technical Information [Drevesnyie rasteniya mestnoy floryi Mangyishlaka v introduktsii Tsentralno nauchnoy tehnicheskoy informatsii] Aktau : 8(In Russian)
15 State Cadastre of plant Mangistau region. List of higher plants vascular plants [Gosudarstvennyiy kadastr rasteniy Man- gistauskoy oblasti. Spisok vyisshih rasteniy sosudistyih rasteniy] (2006) Aktau :301. (In Russian)
16 State Cadastre of plant Mangistau region. Catalogue of rare and endangered species of Mangistau region. Red Book [Gosu- darstvennyiy kadastr rasteniy Mangistauskoy oblasti. Kataloga redkih i ischezayuschih vidov rasteniy Mangistauskoy oblasti. Kras- naya kniga.] (2006) Almaty : 44. (In Russian)
17 Weinert E., Walter R., Wetzel T. (1998) Bioindication pollution of terrestrial ecosystems [Bioindikatsiya zagryazneniy nazemnyih ekosistem] Mir, Moscow : 348. (In Russian)
18 Fenik S.I., Trofimyak T.B, Blume T.B (1995). Mechanisms of resistance of plants to heavy metals. [Mehanizmyi formirovaniya ustoychivosti rasteniy k tyazhelyim metallam] 3,115 : 261-275. (In Russian)
