Химики и биологи ТюмГУ изучили вклад аэротехногенной миграции в накоплении тяжелых металлов в травянистом лекарственном растении мать-и-мачеха вблизи Тюмени. А еще ученые выявили взаимосвязь этой миграции с летучестью металлов и устойчивостью их аэрозолей.
Накопление тяжелых металлов в растениях приводит к переносу их по пищевым цепочкам к животным и человеку. Опасность загрязняющих веществ усугубляется длительным периодом удаления их из живых систем. Существуют корреляции между содержанием тяжелых металлов в почвах и растениях. Загрязнение почвы металлами часто происходит в результате выбросов дымовых и выхлопных транспортных труб, сжигания мусора и минерального топлива. В связи с этим интерес представляет возможность аккумуляции металлов растениями, минуя поступление их из почвы.
Статья «Оценка вклада аэротехногенной миграции тяжелых металлов в условиях городской среды» ученых ТюмГУ Александра Петухова, Татьяны Кремлевой, Николая Хритохина, Галины Петуховой опубликована в журнале «Экология и промышленность России». В ней ученые рассказали, что фолиарный транспорт («подкормка» растений минералами) тяжелыми металлами зависит как от внешних факторов (атмосферных осадков и влажности воздуха), так и от геометрии и структуры листьев растения (площадь поверхности, угол наклона, плотность устьиц).
Аэротехногенная миграция тяжелых металлов в растения изучена ранее в некоторых работах, но в большинстве случаев проводят анализ пыли с листьев деревьев, а не травы. Проблема фолиарного поглощения металлов травянистыми растениями остается мало изученной. Поэтому химики и биологи ТюмГУ попытались исправить ситуацию и изучить вклад аэротехногенной миграции в поступление тяжелых металлов в растение мать-и-мачеха.
Пробы мать-и-мачехи были отобраны в следующих районах Тюмени: в условно-чистом районе (контроль) – участок на удалении 30 километров от города и в пяти километрах от антропогенных источников, вблизи автотрассы Тюмень-Омск на расстоянии 30 километрах от Тюмени. Кроме того, пробы взяли на удалении 200 метров от моторостроительного, антипинского нефтеперерабатывающего (НПЗ), аккумуляторного и металлургического («УГМК-сталь») заводов.
Пробы растения проанализировали с использованием двух методов: одну часть отобранных растений тщательно промывали дистиллированной водой и высушивали, другую – высушивали до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре без обработки дистиллированной водой. Растения озоляли металлами при 500 градусов в течение трех часов.
Ученые сделали вывод, что аккумуляция изученных тяжелых металлов в пробах мать-и-мачехи Тюмени относительно контроля убывала в ряду железо-цинк-марганец-палладий-медь-хром-кобальт-никель-кадмий. Наибольшее накопление большинства металлов наблюдалось в районе УГМК, а никель и кобальт — вблизи НПЗ.
Содержание железа, цинка, никеля и хрома превышало максимально допустимый уровень для сельскохозяйственных кормов. Вклад воздушно-пылевого накопления тяжелых металлов в условиях городской среды достигал 70 процентов. Это указывает не только на поглощение загрязняющих веществ из почвы корневой системой растений, но и на фолиарное поступление металлов из атмосферы.
Аэротехногенная миграция тяжелых металлов оказалась наиболее характерна для района металлургического предприятия, однако существует и влияние природы самого металла, связанное с его летучестью и устойчивостью аэрозолей. Существенный вклад аэротехногенной миграции металлов подчеркивает необходимость тщательной обработки листьев травянистых растений дистиллированной водой в экологических исследованиях. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и Тюменской области.