Співвідношення особливостей накопичення важких металів в овочах та фруктах в умовах великого міста (стр. 6 из 12)

Поглинання хімічних елементів листям, зазвичай, обмежене. Це доведено експериментально [22] при експонуванні листя в умовах мокрого осадження – поглинання хімічних елементів корінням з ґрунту було вищим, ніж поглинання листям. Значною мірою це залежить від особливостей будови листка рослини, товщини кутикули та кількості устячок, тобто видових особливостей рослини.

Внутрішнім шляхом (із ґрунту через кореневу систему) метали потрапляють до рослинної продукції разом з поживними речовинами. Ґрунт – це специфічний елемент біосфери, він не тільки акумулює важкі метали, але й виступає як природний буфер. Він здатний трансформувати сполуки металів, зв’язувати їх в менш доступні форми, тим самим знижуючи їх надходження до рослин [7, 12].

Ступінь трансформації важких металів та доступність їх рослинам залежить від рН ґрунтового розчину, типу ґрунту, біологічних особливостей рослини [9]. Так, дослідження Ільїна В.Б. [19] показують, що кадмій, свинець, цинк, нікель, мідь рухливі лише у кислому середовищі, при залужуванні їх рухливість різко зменшується. Тобто знову постає фактор вибіркового поглинання хімічних елементів рослинами з ґрунту, як і у випадку надходження їх з атмосферного повітря.

Різні типи ґрунтів характеризуються різною здатністю до самоочищення, тобто мають різну буферність [9, 19]. В ґрунті важкі метали присутні у двох фазах – твердій та рідкій (ґрунтовому розчині). В твердій фазі вони знаходяться в обмінному та фіксованому стані: входять до складу тонкодисперсних мінеральних частин та гумусової речовини, являють собою складову частину нерозчинних солей. В ґрунтовому розчині ВМ присутні у формі розчинних та органо-мінеральних солей [20, 38]. Форма існування металів, які потрапили в ґрунтовий розчин, залежить, насамперед, від його хімічного складу (головним чином аніонної частини та розчинної органічної речовини і реакції середовища) [36]. В кислих ґрунтах в ґрунтовому розчині присутня досить мала кількість аніонів мінеральних кислот та багато органічної речовини фульватного типу [39]. У зв’язку з цим можна передбачити, що важкі метали, які надійшли до ґрунтового розчину кислих ґрунтів, утворюють, в основному, розчинні органо-мінеральні комплекси. В ґрунтах з нейтральною реакцією середовища, наприклад, у чорноземах типових, у складі легкорозчинних мінеральних солей переважають бікарбонат і сульфат кальцію [40]. Наявність в ґрунтовому розчині значної кількості кальцію призводить до різкого скорочення частини нерозчинної фракції гумусу. Тому свинець, кобальт, кадмій, потрапляючи до ґрунтового розчину, взаємодіють, в основному, з мінеральною частиною, утворюючи нерозчинні й слаборозчинні карбонати й сульфати [41].

Надходження металів до рослин визначається також їх біологічними особливостями: наявністю органів запасання асимілянтів; ступенем адаптованості виду рослини до забруднення; видовими та сортовими особливостями рослини; віку рослини; глибини та ємності поглинання кореневої системи; фізіологічною потребою у певному хімічному елементі [35]. По стійкості до забруднення рослини поділяються на: найбільш стійкі – зернові, соняшник; середньостійкі – буряк, картопля, морква, томат, перець; слабкостійкі – салат, однорічні трави, багаторічні бобові трави, кукурудза [2].

Концентрація ВМ значно залежить від частини рослини, що розглядається, причому вміст їх в садових плодах нижче, ніж у листових овочах чи коренеплодах. Спостерігались також видові різниці серед листових овочів [22]. Так, для біоіндикації забруднення важкими металами може використовуватись листова капуста (Brassicaoleracea), яка накопичує в листках залізо, свинець [18].

Дослідження Бокач Т., 1980 [33] показують, що кількість елементів зменшується від коренів до плодів (різниця до 500 – 600 разів). Це підтверджуються дослідами Ільїна В.Б. (1991). За його даними найбільша кількість важких металів акумулюється в коренях рослини, найменша – в плодах та органах запасання асимілятів [19]. Це свідчить про наявність у рослин захисних механізмів, які перешкоджають надходженню надлишкових кількостей важких металів: морфологічних структур, вакуолярних депо, затримання пояском Каспарі, хімічних реакцій неспецифічної природи [33]. Так, наприклад, експериментальні дані [Соболев и др.,1982] показали, що при надлишковому надходженні кадмію в рослині розпочинається посилене продукування амінокислот [33]. Амінокислоти необхідні, за думкою дослідників, безпосередньо для переведення кадмію в нетоксичну форму або для синтезу спеціального білка – металлтіоніна, який зв’язує кадмій [22]. Головним чином ці захисні механізми спрацьовують при внутрішньому кореневому забрудненні.

Крім того, вміст важких металів у плодах різного розміру також неоднаковий (Пономарьов П.Х., Сихроман І.В.,1999) [33].

Транслокація металів в рослині значною мірою залежить від її віку. Беус А.А, Грабовська П.І., Тихонова П.В. (1989) довели, що найбільш енергійно поглинання мінеральних речовин відбувається в молодих частинах рослини. Переміщення металів всередині рослини обумовлюється хімічними особливостями елементу – так, кадмій, цинк, свинець малорухливі, а мідь – надзвичайно рухлива [33, 34].

Отже, питання шляхів надходження та особливостей накопичення важких металів у рослинній продукції і досі не має чітко визначених положень та закономірностей. На підставі аналізу літературних джерел можна зробити висновок, що кожен із вчених займається лише окремими питаннями, чітких же висновків щодо шляхів надходження металів та їх транслокації в рослині зробити неможна.

Вміст певних хімічних елементів багато в чому залежить від біологічних зв’язків між елементами в організмах. Зміна концентрацій одного елементу в організмі викликає зміну вмісту іншого (інших) хімічних елементів. Це пояснюється, як біологічною функцією цих елементів в організмі, так і особливостями будови іонів поглинаючих елементів.

Так, наприклад, чіткий зв'язок між Pb і Мо в рослинах може пояснюватися біологічною функцією цих елементів. При незначних надходженнях Pb в рослини в ній збільшується вміст Мо. Це пояснюється так: Мо входить до складу численної групи ферментів енергетичного обміну кліток, а Pb їх інгібірує. Таким чином можна вважати, що позитивна кореляція вмісту цих металів в рослинах є свідченням нормальної життєздатності організму, що відповідає посиленим утворенням ферментів на токсичний Pb.

Надлишкове надходження Pb в рослини порушують раніше існуючі зв’язки. Розвиток організму значно погіршується, а кількість Мо, необхідного рослині, зменшується. Починає проявлятися негативна кореляція між вмістом металів[18]. Результатом цього є утворення є негативні біохімічні аномалії Мо в рослинах, що ростуть на ділянках с техногенним забрудненням ґрунтів Pb.

У багатьох організмів яскраво виражений біологічний бар’єр накопичення для певних хімічних елементів. Ті ж з них, в яких він відсутній, при значному збільшенні хімічних елементів в живильному середовищі чи в продуктах харчування гинуть .

Значна частина елементів попадає в організми в іоній формі і розподіляється в них згідно з особливостями іонів. Для рослин одним із основних показників є коефіцієнт біологічного поглинання (КБП). Він представляє собою відношення вмісту певного хімічного елементу в золі рослин до вмісту цього ж елементу в живильному середовищі. КБП може визначатися для рослинних організмів біосфери в цілому, а також для певного виду рослин як в біосфері, так і в певному регіоні. Найбільш загальну (біосферну) інформацію надає КПБ рослин в цілому. Він визначається по відношенню середнього вмісту хімічного елементу в рослинах до кларка літосфери.

Специфіка розподілу важких металів в рослині полягає в тому, що за ступенем насиченості ними тканини основних органів рослин розташовуються в ряд: корені > листя та стебла > насіння > плоди .

Для проведення досліджень згідно поставленого завдання було відвбрано пробі вовчих ягід та диких яблук та грунту з-під цих дерев.

ВОВЧІ ЯГОДИ— збірна, народна назва ряду рослин, плоди більшості яких має токсичні або дратівливі властивості: Беладонна, або Красавка звичайна[1] (отруйна) Дереза звичайна (не отруйна) Волчеягодник[2] (сильно отруйний!) Вороняче око[3] (отруйний) Жимолость звичайний[4][5] (не отруйна) Жостір ламка[6] (свіжі плоди володіють блювотною дією) Снежноягодник (отруйний) Вовчими ягодами називають також і інші чагарники і трави з червоними і чорними (і навіть білими) ягодовіднимі неїстівними або отруйними плодами, наприклад, бузину червону (її плоди не є ягодами, але соковитими кістянками); з трав — Воронець і др.

Зліва направо: Красавка звичайна, Дереза звичайна, Волчеягідник смертельний, Вороняче око
Зліва направо: Жостір ламкий, Снежноягідник білий, Бузина червона, Воронець красноплодний

Проте, слід враховувати, що не всі види є отруйними.

ЖИМОЛОСТЬ (LoniceraL.) — чагарники прямостоячі, в'юнкі або повзучі, з супротивним цілісним листям, головні представники сімейства жімолостевих (Caprifoliaceae — див. вищий). Відомо більше 100 видів майже у всіх областях північної півкулі, а всього більш з Гімалаїв і Східної Азії. У Росії дикорослих 14 видів. Досить великі квітки (білі, рожеві, жовтуваті і блакитні) розташовані всього частіше попарно в кутах листя або на кінцях гілок в голівчатих соцветіях. Із слабо розвиненої чашки виходить неправильний (у більшості) трубчастий віночок, на кінці розділений на 5 долею; неправильність кольорів, побудованих по п'ятірному плану, залежить від зрощення трьох передніх пелюсток і нерівномірного їх розвитку, унаслідок чого віночок є двугубим; у трубці віночка 5 тичинок і довгий стовпчик товкача. Ягодоподібні плоди сидять попарно, а незрідка і зростаються один з одним. Верхнє листя в деяких видів (а в інших і все) зростається разом, утворюючи одну загальнурозвиненої чашки виходить неправильний (у більшості) трубчастий віночок, пластинку або широку облямівку, крізь яку проходіт кінець гілки з кольорами. Багато видів дуже часто розлучаються в садах як красиві декоративні чагарники, добре придатні для груп, алей і альтанок; російські види квітнуть на початку літа, тобто в кінці травня і до середини червня. В Україні досить часто зустрічається по узліссях лісів і по гаях з жовто-білими кольорами і червоними ягодами, листя знизу пухнасте. Розлучається часто в садах, але дико не зростає. Інша, татарська Ж., Lonicera tatarica L., з рожевими кольорами і гладким листям, давно розлучається в садах, частіше попередньою, а дика відома лише по Середній Волзі. В'юнка і пахуча L. Caprifolium L. (Же. запашна, козина, Шевр-Фель), родом з Південної Європи, у нас за Кавказом удосталь. Також подекуди в Криму і Бесарабії, з червонуватими або білими кольорами, при відцвітанні жовтіючими: ягоди червоні. Найпівнічніша дикоросла російська форма є Ж. блакитна, L. coerulea L., з жовтуватими, майже правильними кольорами і голубуватими ягодами, утвореними кожна з пари зрощених плодів; найпівнічніша європейська, така, що не попадається зовсім дико в Росії, але що розводиться, є Periclymenum L., в яких листя ніколи не зростається разом (Же. жирна, папороть запашна). У садівництві відомо ще декілька американських видів. В садівництві відомо ще декілька американських видів. У нас відомі ще Ж. грузинська, L. iberica М. Ст, з червоно-жовтими кольорами, і Ж. кавказька, L. caucasica Pall., з пурпуровими кольорами; плоди в першого червоні, в другого чорні; обидва види мають дуже щільну деревину, придатну для дрібних токарних виробів. У горах Хингана, поблизу р. Амура, відкрита Ж. Максимовича, L. Maximowiczii Rupr., мало вивчена, як і інші з тієї ж багатої, але маловідомої місцевості.