авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Тяжелые металлы в системе вода-почва-растение в условиях орошения техногенно-загрязненной водой

На правах рукописи

Саптарова Лилияна Минкаировна ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ВОДА-ПОЧВА-РАСТЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ ТЕХНОГЕННО-ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДОЙ Специальность 03.02.08 - Экология (биологические наук

и)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Уфа – 2011

Работа выполнена в Государственном автономном научном учреждении Институт региональных исследований Академии наук Республики Башкортостан Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Суюндуков Ялиль Тухватович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Габбасова Илюся Масгутовна доктор биологических наук, профессор Абрамова Лариса Михайловна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Защита состоится 9 декабря 2011 г. в 16 часов на заседании Объединенного диссертационного совета ДМ 002.136.01 при Учреждении Российской академии наук Институт биологии Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г.Уфа, Проспект Октября, 69. Тел./факс (347)235-53-62. E mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института биологии УНЦ РАН, с авторефератом – в сети Интернет по адресу http://ib.anrb.ru и на сайте ВАК Минобрнауки РФ.

Автореферат разослан «_»_ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент Р.В.Уразгильдин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Загрязнение окружающей среды, в особенности воды, почв и растений, тяжелыми металлами (ТМ), обладающими высокой токсичностью, является актуальной экологической проблемой современности. По данным Я.Т.Суюндукова и Ю.А.Шагиевой (2001), Л.Н.Белан (2003) особенностью почв Зауралья Башкортостана является их естественный повышенный фон по содержанию ТМ, на который накладывается техногенное загрязнение. Одним из мощных антропогенных источников поступления токсикантов в окружающую среду являются отходы предприятий горнодобывающей промышленности (Шилова и др., 1984;

Матвеев, Прохорова и др., 1985, 1988;

Ильин и др., 2000;

Шагиева и др., 2003, 2004). Кроме того, поступая через внутри- и надпочвенные стоки, тяжелые металлы выступают в качестве загрязнителей водоемов Зауралья. В свою очередь, водные объекты, в особенности реки, способствуют более активной миграции ТМ, которые вновь попадают на поверхность почвы, включаются в почвообразовательный процесс, поглощаются растениями и поступают в пищевые цепи живых организмов (Коршиков,1996;

Габбасов, 2000;

Габбасова, 2003). Важную роль в водоснабжении промышленных предприятий, населенных пунктов и орошении сельскохозяйственных угодий Зауралья Башкортостана играет река Таналык.

Развитие орошаемого земледелия в регионе с использованием для полива водных ресурсов из естественных и искусственных водоемов, которое предусмотрено в рамках реализации «Среднесрочной комплексной программы экономического развития Зауралья на 2011-2015 годы», недостаточно обосновано с точки зрения охраны окружающей среды. В частности, остаются малоизученными вопросы влияния поведения тяжелых металлов в системе «вода-почва-растения».

Целью исследований явилось изучение динамики распределения тяжелых металлов в системе «вода-почва-растение» в условиях орошения техногенно-загрязненными водами реки Таналык.

Задачи:

1. Изучить динамику загрязнения воды реки Таналык и почв прибрежной зоны тяжелыми металлами;

2. Определить содержание и взаимосвязь тяжелых металлов в садово огородных почвах и в растениеводческой продукции в условиях орошения водой реки Таналык;

3. Исследовать закономерности накопления и распределения металлов в системах почва-растение, вода-растение в зоне орошения техногенно загрязненными водами.

Научная новизна. Впервые в условиях Зауралья Башкортостана на основе комплексных исследований выявлены особенности накопления и распределения ТМ в системе «вода-почва-растение» в условиях орошения техногенно-загрязненными водами.

Практическая и теоретическая значимость исследований.

Результаты исследований позволяют дать оценку экологического состояния воды реки Таналык, почв и качества выращиваемой на них продукции растениеводства в пределах исследуемой территории. Результаты могут быть основой для проведения мониторинговых исследований по динамике тяжелых металлов в воде, почвах и растениях, а также для разработки основных направлений и методов природоохранных мероприятий, обеспечивающих экологическую безопасность населения в регионе. Результаты работы могут быть использованы Министерством природных ресурсов Республики Башкортостан для обеспечения экологической безопасности использования воды рек Башкирского Зауралья при орошении с целью повышения продуктивности растительной продукции.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- В результате загрязнения ТМ под влиянием отработанного карьера Куль-Юрт-Тау и города Баймак, качество воды в верховье реки Таналык не соответствует нормативным требованиям для воды рыбохозяйственного назначения.

- Садово-огородные почвы, расположенные в черте города Баймак, загрязнены относительно РГФ медью, цинком и кадмием под влиянием ОАО «БМЛЗ» и орошения техногенно-загрязненной водой реки Таналык.

- Концентрация тяжелых металлов в растениях зависит от их содержания в почвах и поливной воде. Она закономерно снижается с уменьшением общего объема поливной воды.

Организация исследований. Работа проводилась с 2008 по 2011 гг., выполнена в рамках плановой научно-исследовательской деятельности Государственного автономного научного учреждения Институт региональных исследований, а также по Государственной научно технической программе Республики Башкортостан (госконтракт 17/3-Б).

Декларация личного участия автора. Автором определены цель и задачи, осуществлен выбор методов проведения исследований. Проведен сбор, обработка данных лабораторных исследований, подготовка материалов к опубликованию. Выполнена статистическая обработка результатов, анализ и обобщение полученных результатов, сформулированы научные положения и выводы.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на региональных (Уфа, 2008;

Сибай, 2010а,б), на II Всероссийской (Уфа, 2010), Международной (Чебоксары, 2011 а,б) научно практических конференциях.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, выводов, список литературы. Работа изложена на 163 страницах, включая 15 таблиц, 25 рисунков. Список литературы включает источника, в том числе 35 иностранных.

ГЛАВА 1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ Дается обзор литературы по характеристике природных и антропогенных источников поступления в окружающую среду ТМ (Минеев, 1982;

Ильина, 1991;

Овчаренко, 2001), которые являются наиболее опасными загрязнителями. ТМ способны накапливаться в почве, растениях, продуктах питания человека, вызывая необратимые процессы в его жизнедеятельности.

В Зауралье Башкортостана лимитирующим фактором земледелия выступает почвенная влага. Несмотря на имеющиеся многочисленные естественные реки и озера, а также построенные в последние годы водохранилища, запасы воды для поливного земледелия ограничены. Для многих водоемов Зауралья одной из важных проблем выступает качество воды, которое в значительной степени определяется загрязнением тяжелыми металлами (ТМ), поступающими от естественных и антропогенных источников. В этом отношении не является исключением и река Таналык, которая является правым притоком реки Урал и протекает по всей территории Баймакского и Хайбуллинского районов РБ. Качество воды в р.

Таналык соответствует категориям «грязная» и «очень грязная», часто наблюдается превышение концентрации тяжелых металлов (ТМ) над ПДК для воды рыбохозяйственных водоемов (Суюндуков и др., 2009).

В результате разлива рек в весеннее половодье, орошения и грунтовой подпитки весомый вклад в распространение ТМ вносят и водные объекты, находящиеся в зоне влияния предприятий. Вопросы содержания и динамики ТМ в системе вода-почва-растение в условиях орошения техногенно загрязненной водой изучены недостаточно.

ГЛАВА 2. ЭКОЛОГО-ГЕОРГАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАУРАЛЬЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН Дано описание эколого-географических условий Зауралья РБ, для которого характерен резко континентальный климат с продолжительной суровой малоснежной зимой, теплым, иногда жарким летом. Среднегодовая температура составляет 1,4-1,8°С. Гидрографическая сеть представлена многочисленными реками, озерами и водохранилищами, входящими в основном в бассейн реки Урал. Господствует естественная степная растительность. В почвенном покрове преобладают черноземы, занимающие более 70% от всей площади территории.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объектами исследований явились вода р.Таналык, почвы прибрежной зоны и основные представители культур, возделываемые в садах и огородах.

Река Таналык протекает с севера на юг по территории южных районов Зауралья РБ. Вода расходуется преимущественно для водоснабжения горнодобывающих предприятий и орошения земель. В то же время она является одним из наиболее загрязненных водных объектов, в ее бассейне сконцентрированы горнодобывающие предприятия Зауралья.

Исходные почвы района исследований были представлены аллювиальными луговыми черноземовидными почвами и черноземом обыкновенным. Аллювиальные луговые черноземовидные почвы (в черте города Баймак) характеризуются средне- и тяжелосуглинистым механическим составом, близким залеганием грунтовых вод, повышенным содержанием гумуса и довольно мощным гумусовым (А+АВ) горизонтом.

Почва территории коллективного сада ОАО «Баймакский литейно механический завод» представлена черноземом обыкновенным среднегумусным тяжелосуглинистым, имеющим наибольшее распространение в Зауралье РБ.

В исследованиях применялись маршрутно-полевой и лабораторный методы. Изучалась динамика содержания ТМ в воде верховья реки Таналык (в зонах влияния отработанного карьера Куль-Юрт-Тау и города Баймак).

Для сравнительного изучения пробы воды отбирались в 7-и местах в реке Таналык: непосредственно при выходе из озера Графское (точка 2);

в русле реки Таналык в месте впадения загрязняемого подотвальными водами притока (точка 3);

при входе реки в черту города Баймак (точка 4);

в центре города (первое водохранилище, точка 5);

при выходе реки из черты города (точка 6), на удалении 3 км г.Баймак ниже по течению (второе водохранилище, точка 7). В качестве контроля отобрали воду в карьерной воде месторождения Куль-Юрт-Тау (точка 1). Анализ воды проводился в лаборатории Сибайского филиала Учалинского ГОК атомно-абсорбционным методом.

Для изучения содержания наиболее распространенных ТМ (Cu, Zn, Fe, Cd и Mn) в садово-огородных почвах прибрежной зоны нами проводились исследования в почвах садов и огородов населения г.Баймак, расположенных вдоль р.Таналык. Образцы отбирались на расстоянии 8-10 м от водоема в трех точках (1, 2 и 3 на огородных участках) вдоль берега водохранилища и ниже плотины (точка 4), а также в коллективном саду ОАО «Баймакский литейно-механический завод», расположенного на правобережье водохранилища в 3-х км ниже по течению, в 3-х площадках (5, 6 и 7) на удалении от берега соответственно 20, 40 и 70 м.

Пробы отбирались в пяти точках в каждой площадке, трехкратной повторности. Отбор и подготовка проб для химического анализа проводились по ГОСТ 17.4.4.02-84. Для сравнительной оценки степени загрязнения почвы использованы значения регионального геохимического фон (РГФ) по металлам Cu, Zn, Mn и Cd, установленные М.Г.Опекуновой с соавт. (2001), кларк железа по Р.Р.Бруксу (1986).

Нами были исследованы клубни картофеля, корнеплоды моркови и свеклы, которые являются наиболее распространенными во всех пробных площадках. Кроме того, содержание ТМ определялось и в органах (плодах, листьях, стеблях и корнях) плодовых культур: яблони и груши. Отбор и подготовка проб растительного материала проводились по ГОСТ 27662-87.

Определение ТМ в почве и растительном материале проводилось в аккредитованной лаборатории ФГУ Центр Агрохимической Службы «Башкирский» атомно-абсорбционным методом. Полученные данные обработаны статистическими методами с использованием стандартных компьютерных программ Microsoft Excel.

ГЛАВА 4. АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ р.ТАНАЛЫК Карьерная вода и городские стоки оказывают значительное отрицательное влияние на качественный состав воды р.Таналык.. В карьерной воде отмечено многократное превышение ПДК: Сu - 2500 раз, Zn 248, Cd - 2, Mn -159, Fe - более 1000. В фоновом створе (при выходе из озера Графское) содержание тяжелых металлов в воде намного ниже, хотя также превышает уровень ПДК от 3 до 5 раз (рис. 1).

Это связано с естественным повышенным геохимическим фоном Башкирского Зауралья. Исключение составляет низкая концентрация кадмия.

Под влиянием инфильтрации карьерной воды происходит достоверное повышение содержания всех ТМ (точка 3). Далее вниз по течению реки в результате самоочищения концентрация металлов в воде падает, однако, под влиянием предприятий города Баймак вновь происходит повышение содержания ТМ до 4-6 раз. Ниже в 3-х км от г.Баймак во втором водохранилище (точка 7), в связи самоочищающей способностью реки, наблюдается значительное снижение содержания тяжелых металлов.

Содержание Fe, мг/куб.дм 0, 0, 1 2 3 4 5 6 точки Fe 10, Содержание Mn, 1, мг/куб.дм 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 точки Mn 10, Содержание Cu, 1, мг/куб.дм 0, 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 точки Cu 10, содержание Zn, 1, мг/куб.дм 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 точки Zn 0, Содержание Cd, 0, мг/куб.дм 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 точки Cd Рис. 1. Содержание тяжелых металлов в воде отработанного карьера и в р.

Таналык. Усл. обозн.: 1-7 – точки отбора проб воды согласно методике исследований, ---- - ПДК.

По содержанию в воде реки Таналык ТМ располагаются в следующем убывающем ряду: Fe Cu Zn Mn Cd. В целом, в результате загрязнения ТМ под влиянием отработанного карьера Куль-Юрт-Тау и города Баймак, качество воды в верховье реки Таналык не соответствует нормативным требованиям для воды рыбохозяйственного назначения.

ГЛАВА 5. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ р.ТАНАЛЫК Динамика содержания тяжелых металлов в почвах. В результате разлива рек в весеннее половодье, грунтовой подпитки, а также орошения весомый вклад в распространение ТМ вносят и водные объекты, находящиеся в зоне влияния предприятий.

Данные по содержанию металлов в садово-огородных почвах прибрежной зоны р.Таналык приведены на рисунке 2.

Почвы садов и огородов, расположенные в черте г.Баймак, загрязнены ТМ, за исключением железа, в значительно большей степени по сравнению с почвами коллективного сада. Такая разница объясняется, во-первых, тем, что в черте города прибрежные почвы орошаются более загрязненной водой по сравнению с почвой коллективного сада. Во-вторых, коллективный сад сам находится на более удаленном расстоянии от месторождения Куль-Юрт-Тау, а также от города Баймак, которые являются источником аэрогенной эмиссии ТМ. В-третьих, исследуемые участки значительно отличаются и по длительности орошения.

Накопление ТМ в почвах имеет следующий убывающий ряд: Fe Mn Zn Cu Cd. Наиболее высокое содержание Mn, Zn, Cu и Cd наблюдается в почве площадки 4 в черте города Баймак вблизи первого водохранилища.

В среднем содержание меди в почвах в черте города превышает РГФ более чем в 5 раз, кадмия – в 8,9 раза, цинка – 1,4 раза. Содержание марганца ниже РГФ, железа – ниже кларка. Вниз по течению реки происходит самоочищение от ТМ, в результате чего вода нижерасположенного водохранилища значительно менее загрязненная. Это обстоятельство, а также некоторая удаленность от г.Баймак способствовали общему уменьшению содержания кадмия, цинка и меди в почвах коллективного сада.

Мг/кг 1 2 3 4 5 6 Fe Мг/кг 1 2 3 4 5 6 Mn Мг/кг 1 2 3 4 5 6 Zn Мг/кг 1 2 3 4 5 6 Cu Мг/кг 1 2 3 4 5 6 Cd Рис. 2. Содержание ТМ в садово-огородных почвах (мг/кг). 1-7 – площадки согласно методике отбора почвенных проб;

--- - РГФ (кларк).

Кроме того, в пределах коллективного сада отмечено постепенное снижение содержания названных металлов от площадки 5 к площадке 7. По всей вероятности, это связано с уменьшением грунтового поступления металлов, а также увеличением срока полива и общего объема поливной воды по мере удаления от водоема.

Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля (Solanum tuberosum L.). В клубнях, выращенных на территории коллективного сада, содержание железа достоверно выше, что связано с его повышенным содержанием в почве. Если на площадках 1-4 (в черте города) среднее содержание железа в клубнях картофеля составило 26,4 мг/кг и корреляционная зависимость слабая (r=0,3), то на площадках 5-7 его концентрация выше более чем в два раза (61,7 мг/кг) (рис. 5.7) и между содержанием железа в почве и клубнях картофеля отмечена тесная положительная корреляционная связь (r=0,7).

Среднее содержание марганца в черте города составило 1,7 мг/кг, в коллективном саду – 2,1 мг/кг. При этом какой-либо четко выраженной закономерности динамики металла в зависимости от расположения площадок не отмечено. Корреляционный анализ содержания марганца в почве и клубнях картофеля показал, что в черте города отмечается лишь слабая положительная корреляция (r=0,28). При этом коэффициент корреляции недостоверен. В то же время как в коллективном саду отмечена средняя достоверная корреляционная связь (r=0,63).

В черте города наблюдается тенденция постепенного повышения содержания цинка в клубнях картофеля, выращенного в прибрежных почвах вниз по течению (от площадки 1 к площадке 4), соответственно - от 17,8 до 27,8 мг/кг. Это связано с влиянием ОАО «БЛМЗ», который расположен ближе всех остальных к площадке 4.

Определение содержания Zn в клубнях картофеля, выращенного в коллективном саду, показало, что на площадке 5 оно составило 17,6 мг/кг и закономерно снижалось к площадкам 6 и 7, соответственно до значений 11, и 8,1 мг/кг с.в. Между содержанием цинка в почвах и клубнях картофеля отмечена сильная положительная корреляционная связь (r= 0,920,93).

В черте города Баймак наблюдается повышенные значения меди (7, 10,7 мг/кг) по сравнению содержанием ее в клубнях, выращенных в коллективном саду (2,7 5,3 мг/кг с.в.). На площадках коллективного сада изменение содержания меди в почве нашло отражение в динамике их концентрации в клубнях картофеля: наблюдается четкая закономерность снижения его концентрации от площадки 5 к площадке 7. Между содержанием меди в почве и клубнях картофеля отмечена сильная положительная корреляционная связь (r=0,810,88).

Аналогичная ситуация наблюдается с содержанием кадмия в клубнях картофеля (коэффициент корреляции составляет от 0,82 до 0,91).

В целом, изменение содержания металлов в почве нашло отражение в динамике их концентрации в клубнях картофеля. Содержание тяжелых металлов в них имеет следующий убывающий ряд Fe Zn Cu Mn Cd.

Динамика содержания тяжелых металлов в корнеплодах моркови посевной Содержание железа в корнеплодах, (Daucus carota L.).

выращенных в черте города, значительно ниже по сравнению с корнеплодами из площадок коллективного сада (рис. 3).

В корнеплодах моркови, выращенной в черте города, по содержанию железа тенденции закономерного увеличения или уменьшения в зависимости от местоположения не наблюдается. В пределах коллективного сада самое высокое содержание железа в корнеплодах моркови (91,4 мг/кг) наблюдается на площадке 5, что является отражением его содержания в почве. По мере удаления от водоема отмечено достоверное снижение содержания железа в корнеплодах моркови. Корреляционная зависимость содержания железа в корнеплодах от его концентрации в почве слабая (r = 0,230,29).

Наибольшее значение марганца в черте города Баймак отмечено в корнеплодах, выращенных на площадке 4. Между содержанием металла в почвах корнеплодах моркови отмечена сильная достоверная корреляционная связь (r=0,91). В пределах коллективного сада в корнеплодах моркови отмечено постепенное снижение содержания марганца от площадки 5 к площадке 7 при слабой корреляционной связи между содержанием его в почвах (r = 0,27).

Содержание Fe, мг/кг 1 2 3 4 5 6 площадки Fe Содержание Mn, мг/кг 1 2 3 4 5 6 площадки Mn Содержание Zn, мг/кг 1 2 3 4 5 6 площадки Zn Содержание Cu, мг/кг 1 2 3 4 5 6 площадки Cu Содержание Cd, мг/кг 0, 0, 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 площадки Cd Рис. 3. Содержание кадмия в корнеплодах моркови (1-7 – площадки согласно методике отбора проб) Концентрация цинка в корнеплодах моркови отражает динамику его содержания в почве. Из рисунка видно, что в черте города наблюдается тенденция повышения его вниз по течению реки – от 17,3 до 27,2 мг/кг, что коррелирует с данными анализа почвы (r=0,74). В корнеплодах, выращенных на территории коллективного сада, отмечено закономерное снижение содержания цинка по мере удаления от водоема (от 19,8 до 13,5 мг/кг) при сильной достоверной корреляционной связи (r=0,72).

Аналогичная ситуация наблюдается в корнеплодах моркови по содержанию меди и кадмия. Между содержанием меди в почвах и корнеплодах моркови в черте города отмечена средняя корреляционная связь (r=0,36), в коллективном саду - тесная (r=0,88), по кадмию коэффициенты корреляции составили соответственно 0,84 и 0,60.

Динамика содержания тяжелых металлов в корнеплодах свеклы обыкновенной (Beta vulgaris L.). Содержание Fe в корнеплодах свеклы, выращенной в коллективном саду значительно выше по сравнению с таковым в черте города. Это связано со спецификой концентрации данного металла в почвах исследуемых территорий.

В черте города Баймак не наблюдается закономерного изменения содержания железа в корнеплодах свеклы. Корреляционная связь содержания металла в корнеплодах и почве слабая (r=0,30). В корнеплодах, выращенных в коллективном саду, отмечена средняя корреляционная связь (r=0,53).

В черте города изменение концентрации марганца в почве нашло отражение в динамике его содержания в корнеплодах свеклы: наблюдается средняя достоверная корреляционная связь (r=0,51). В пределах коллективного сада в корнеплодах отмечено незначительное снижение содержания марганца от площадки 5 к площадке 7 (r=0,35).

По содержанию цинка в корнеплодах свеклы в черте города наблюдается тенденция повышения вниз по течению реки, что коррелирует с данными анализа почвы (r=0,97). В корнеплодах свеклы, выращенной на территории коллективного сада, отмечено достоверное снижение содержания цинка от площадки 5 к площадке 7 (r=0,90).

Аналогичная ситуация наблюдается в корнеплодах свеклы и по содержанию меди и кадмия. Для почв в черте города коэффициенты корреляции составляют 0,58 и 0,97, в коллективном саду – соответственно 0,80 и 0,81.

Корреляционный анализ зависимости содержания металлов в клубне- и корнеплодах с их концентрацией в воде реки Таналык показал, что между ними в основном отмечается слабая степень корреляционной связи. Более заметная корреляция (средняя) отмечена по кадмию и марганцу.

5.3. Содержание тяжелых металлов в органах плодовых культур Яблоня домашняя. Данные по накоплению ТМ в органах яблони приведены на рисунке 4. По содержанию в органах яблони Fe образует следующий убывающий ряд: корни листья стебли плоды. Между содержанием железа в почве и корнях яблони, а также в почве и стеблях отмечена средняя положительная корреляционная связь равна (r соответственно 0,64 и 0,32).

Средняя положительная корреляция отмечена и по содержанию железа в корнях и стеблях (r=0,35). В отношении его содержания в плодах и листьях яблони корреляции с почвенными данными не выявлено.

В отношении содержания марганца в плодах и листьях яблони в зависимости от расстояния от водоема четкой закономерности не наблюдается. Динамика содержания Mn в стеблях и корнях яблони закономерно отражает ее изменение в почве: наблюдается достоверное уменьшение по мере удалении от водоема. Отмечена тесная положительная корреляционная связь содержания металла в почве и органах яблони (корнях и стеблях, r соответственно 0,93 и 0,88). Тесная корреляция отмечена по содержанию марганца в корнях и стеблях (r=0,78).

Содержание цинка в плодах яблони относительно невысокое и колеблется также в небольших пределах - от 3,3 до 3,4. Какой-либо закономерности изменения содержания в них данного металла от площадки к площадке 7 не отмечено (r=0,14). В листьях, стеблях и корнях наблюдается статистически достоверное снижение концентрации металла вдоль указанного градиента, что является отражением содержания цинка в почвах:

коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,87, 0,86 и 0,94.

Содержание Fe, мг/кг плоды листья стебель корни А Содержание Mn, мг/кг плоды листья стебель листья Б Содержание Zn, мг/кг плоды лист стебель корни В Содержание Сu, мг/кг плоды листья стебель корни Г 0, 0, Содержание Cd мг/кг 0, 0, 0, плоды листья стебель корень Д 5 6 7 5 6 7 5 6 7 5 6 Рис. 4. Содержание металлов в органах яблони на территории коллективного сада (5-7 – площадки согласно методике отбора проб) Отмечены тесные корреляционные связи между органами: листья стебли (r=0,85), листья-корни (r=0,80) и стебли-корни (r=0,91).

По содержанию меди в органах яблони наблюдается аналогичная закономерность: коэффициенты корреляции с концентрацией ее в почве составили для листьев 0,69, для стеблей 0,91 и для корней 0,74. Наблюдается тенденция снижения меди в плодах яблони по мере удаления от водоема (r=0,54). Между содержанием меди в корнях и стеблях отмечена тесная (r=0,87), между остальными органами – средняя (r=0,590,69) степень корреляционной связи.

В стеблях и корнях яблони отмечено закономерное и достоверное снижения кадмия вдоль градиента уменьшения срока и количества поливной воды. Отмечена тесная корреляционная связь между содержанием кадмия в почве и названных органах (r=0,79 и 0,76). По отношению к концентрации металла в плодах и листьях коэффициенты корреляции составили соответственно 0,39 и 0,31. Тесная корреляционная связь отмечена по содержанию кадмия в стеблях и корнях (r=0,87), средняя – между органами плоды-листья (r=0,60), плоды-стебли (r=0,42), плоды-корни (r=0,49), слабая – стебли-листья (r=0,17) и корни-листья (r=0,24).

Груша обыкновенная. В плодах груши концентрация железа варьирует от 26,9 до 30,1 мг/кг, в листьях – 70,1-89,9 мг/кг, в стеблях - от 36, до 38,9 мг/кг и в корнях - от 1013,3 до 1055 мг/кг сухого вещества. По содержанию железа органы груши образуют следующий убывающий ряд:

корни - листья - стебли - плоды. Не отмечена зависимость концентрация железа в плодах и листьях груши от его содержания в почве. В корнях и стеблях она в некоторой степени отражает его динамику в почве: отмечена средняя положительная корреляционная связь (r равна соответственно 0,33 и 0,45). Средняя корреляционная зависимость по содержанию железа отмечена между листьями и стеблями;

между листьями и корнями, стеблями и корнями (r от 0,35 до 0,63).

Содержание марганца в плодах груши колеблется в небольших пределах – от 2,8 до 2,9 мг/кг, в листьях– 20,5-22,1 мг/кг, в стеблях – 5,9 -6, мг/кг, в корнях - 21,8- 43,4 мг/кг с.в. Между содержанием металла в почве и его концентрацией в плодах и листьях коэффициенты корреляции составили соответственно 0,34 и 0,32. Наибольшее содержание марганца наблюдается в корнях, затем в убывающей последовательности – в листьях, стеблях и плодах груши.

Содержание в корнях груши закономерно и достоверно Mn уменьшается по мере удалении от водоема, что отражает его динамику в почве. По содержанию марганца в почве и органах груши (корнях и стеблях) отмечена сильная корреляционная связь (r соответственно равен 0,78 и 0,86).

Кроме того, анализ показал тесную положительную связь по концентрации марганца в стеблях и корнях (r=0,89), среднюю – между органами листья корни (r=0,37), плоды-стебли (r=0,68), плоды-корни (r=0,57) и слабую – плоды-листья (r=0,10), листья-стебли (r=0,07).

Содержание цинка в плодах груши не коррелирует с концентрацией металла в почве (r=0,16). По концентрации металла в листьях, стеблях и корнях наблюдается статистически достоверное закономерное его снижение от площадки 5 к площадке 7, что является отражением содержания металла в почвах данных площадок (r равен соответственно 0,59, 0,63 и 0,90). Отмечена тесная корреляционная связь между органами: плоды-стебли (r=0,75) и листья-стебли (r=0,88), средняя - плоды-листья (r=0,69), слабая (r=0,30) корни-листья, корни-стебли.

По содержанию меди в органах груши наблюдается аналогичная закономерность. По концентрации в органах груши медь образует следующий убывающий ряд: корни листья стебли плоды. В органах груши содержание меди коррелирует с его концентрацией в почве:

коэффициенты корреляции составили для плодов 0,68, для листьев 0,55, для стеблей 0,7 и для корней 0,79. Корреляционная связь содержания меди в плодах и листьях средняя (r=0,69), между остальными органами – тесная (от 0,73 до 0,91).

Наибольшее содержание кадмия отмечено в корнях, затем в убывающей последовательности - в стеблях, листьях и плодах. В отношении содержания исследуемого металла в плодах и листьях груши четкой закономерности изменения в зависимости от расстояния от водоема не наблюдается. В динамике содержания Cd в корнях и стеблях груши наблюдается достоверное уменьшение его по мере удаления от водоема и закономерно отражается динамика его концентрации в почве: коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,84 и 0,74. Отмечена также тесная положительная корреляционная связь по концентрации кадмия в органах:

плоды-листья (r=0,91), плоды-стебли (r=0,85), листья-стебли (r=0,89), стебли корни (r=0,91), средняя корреляция - между органами плоды-корни (r=0,63) и листья-корни (r=0,68).

ВЫВОДЫ Концентрация тяжелых металлов в воде реки Таналык имеет 1.

следующий убывающий ряд: Fe Cu Zn Mn Cd. Несмотря на самоочищающую способность реки, в результате загрязнения под влиянием отработанного карьера Куль-Юрт-Тау и промышленных и городских стоков г.Баймак, содержание в ней ТМ превышает ПДК и качество воды не соответствует нормативным требованиям для воды рыбохозяйственного назначения.

2. Накопление тяжелых металлов в почвах прибрежной зоны р.Таналык имеет следующий убывающий ряд: FeMnZnCuCd. Почвы садов и огородов, расположенные в черте г.Баймак, загрязнены ТМ, за исключением железа, в значительно большей степени по сравнению с почвой коллективного сада. В почвах коллективного сада вдоль градиента увлажнения по мере удаления от водоема отмечено закономерное снижение содержания тяжелых металлов. Между содержанием металлов в воде и почве прибрежной зоны р.Таналык по цинку, меди и кадмию отмечена тесная (r=0,710,89), по марганцу и железу средняя (r=0,410,66) корреляционная связь.

3. Содержание тяжелых металлов в почве отражается в их концентрации в запасающих органах клубне- и корнеплодов. Наибольшее содержание ТМ наблюдается в корнеплодах свеклы, далее – моркови, наименьшее - в клубнях картофеля. По накоплению в клубне- и корнеплодах металлы образуют следующий убывающий ряд: Fe Zn Mn Cu Cd.

Между концентрацией в почве и клубне- и корнеплодах по Zn, Cu и Cd отмечена тесная корреляционная связь (r=0,720,86), по Fe и Mn – средняя (r=0,390,49).

По концентрации металлов (Zn, Cu и Cd) в органах яблони и груши отмечено их увеличение в ряду плоды-листья-стебли-корни. Содержание Mn и Fe в листьях яблони и груши ниже, чем в стеблях. Максимальное накопление всех изученных металлов отмечено в корнях плодовых культур, что подтверждает барьерную роль корневой системы в пищевой цепи почва растение. Между концентрацией в почве Zn, Mn, Cu и Cd и содержанием их в корнях и стеблях плодовых культур отмечена тесная (r=0,630,94), по железу – средняя корреляционная связь (r=0,310,64). Теснота корреляционной связи концентрации Zn, Mn, Cu и Cd в почве с их содержанием в листьях груши средняя (r=0,320,59), в плодах – от слабой до средней. Концентрация Zn и Mn в почве коррелирует с содержанием их в листьях яблони тесно, в плодах – слабо, Cu и Cd в листьях и плодах - в средней степени. Благодаря барьерной функции корней и других органов растений, зависимость содержания тяжелых металлов в плодах от их концентрации в почве незначительная, что способствует получению экологически более доброкачественной продукции.

Список работ, опубликованных по теме диссертационной работы Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ Саптарова Л.М., Суюндуков Я.Т., Бактыбаева З.Б. Влияние воды реки 1.

Таналык на содержание тяжелых металлов в почве и растениях // Аграрная наука. 2010. № 9. С. 9–11.

Саптарова Л.М., Суюндуков Я.Т. Содержание тяжелых металлов в 2.

органах плодовых культур // Аграрная наука. 2011 № 11. С. 15-16.

Публикации в других изданиях Бактыбаева З.Б., Саптарова Л.М. Загрязнение реки Таналык тяжелыми 3.

металлами под влиянием предприятий горнопромышленного комплекса // Социально-экономические проблемы Уральского региона Республики Башкортостан: Республиканская науч.-практ. конференции (26 сентября г.). В 2-х частях. Ч. I. Уфа: РИЦ БашГУ, 2008. С. 183–185.

Суюндуков Я.Т., Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б., Кутлугалямова Р.А.

4.

Динамика содержания меди в воде реки Таналык в зоне влияния месторождения Куль-Юрт-Тау и города Баймак // Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество: материалы региональной научно-практической конференции (8 октября 2009 г.). Уфа:

Зауральский филиал ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2009. С. 321–324.

Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б., Суюндуков Я.Т. Содержание 5.

тяжелых металлов в садово-огородных почвах прибрежной зоны р.Таналык в черте г.Баймак // Агроэкологические и социально-экономические проблемы и перспективы развития АПК Зауралья: материалы региональной научно практической конференции (22–23 апреля 2010 г.). Сибай: Зауральский филиал ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2010. С. 31–34.

Суюндуков Я.Т., Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б. Тяжелые металлы в 6.

садово-огородных почвах прибрежной зоны верховья р.Таналык // Устойчивое развитие территорий: теория и практика: материалы II Всероссийской научно-практической конференции (20 мая 2010 г.). Уфа:

ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2010. С. 173–177.

Суюндуков Я.Т., Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б. Содержание 7.

тяжелых металлов в системе почва-растение (на примере картофеля) при орошении водой реки Таналык // Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество: материалы региональной научно-практической конференции. Сибай: Изд-во ГУП РБ «СГТ», 2010. С.

352-354.

Саптарова Л.М. Физико-химические свойства садово-огородных почв и 8.

динамика содержания тяжелых металлов в зоне орошения реки Таналык // Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество:

материалы региональной научно-практической конференции. Сибай: Изд-во ГУП РБ «СГТ», 2010. С. 326-329.

Саптарова Л.М. Динамика содержания тяжелых металлов в садово 9.

огородных почвах и корнеплодах // Устойчивое развитие территорий: теория и практика: материалы III Всероссийской научно-практической конференции (19 мая 2011 г.). Уфа: Зауральский филиал ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2011. С. 251-254.

10. Саптарова Л.М., Суюндуков Я.Т. Динамика содержания тяжелых металлов в органах плодовых культур // Устойчивое развитие территорий:

теория и практика: материалы III Всероссийской научно-практической конференции (19 мая 2011 г.). Уфа: Зауральский филиал ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2011. С. 254-257.

Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б., Суюндуков Я.Т. Динамика 11.

содержания тяжелых металлов в воде верховья реки Таналык // Экологические проблемы природных и антропогенных территорий:

Материалы Международной научно-практической конференции. Чебоксары:

Новое время, 2011. С. 234-236.

12. Саптарова Л.М., Бактыбаева З.Б. Влияние полива на физико химические свойства садово-огородных почв // Экологические проблемы природных и антропогенных территорий: Материалы Международной научно-практической конференции. Чебоксары: Новое время, 2011. С. 255 256.

Саптарова Лилияна Минкаировна ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ВОДА-ПОЧВА-РАСТЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ ТЕХНОГЕННО-ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДОЙ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.