Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению

Хром концентрируется в вереске (4*10-3 %) и сосне (3*10-3 %). Для остальных видов древесных растений содержания его очень близки – (1-2*10-3 %).

Поступая в растения, хром распределяется по органам неравномерно. В опытах с фасолью максимальное накопление хрома отмечено в корнях, высокое содержание обнаружено в первичных листьях, в каждом последующем листе оно снижалось. Наименьшее количест

во хрома отмечено в стручках, причем содержание в них более чем на два порядка меньше, чем в первичных листьях. В листьях он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с субклеточными структурами. В растениях винограда содержание хрома по органам убывало в следующем порядке: листья > лоза > корни > ягоды. При этом отмечено, что в течение вегетационного периода содержание хрома в листьях существенно изменялось: оно сравнительно велико в начале роста побегов, а к концу фазы цветения и в начале формирования ягод – минимальное, затем его количество вновь возрастает, достигая максимума к периоду созревания, и вновь снижалось к зрелости.

Для большинства высших растений хром отнесен к группе слабого накопления и среднего захвата и имеет коэффициент биологического поглощения около 1, а для разнотравья – к группе энергично накапливаемых элементов с коэффициентом 29. Существуют, однако, и растения, устойчивые к высокому содержанию хрома в почвах, встречающиеся исключительно на хромитовых месторождениях. Так, например растения Orimum adfendent распространены исключительно на почвах хромовых месторождений; они способны накапливать в своих органах значительные количества этого элемента и являются индикаторами месторождений хромовых руд. Высокие концентрации хрома в растениях естественных ландшафтов встречаются на серпентинитовых почвах, обогащенных хромом. Замечено, что растительность на почвах серпентинитов подвергается изменению: образуются вириеты — серпентинитовая флора. У таких растений отмечено не только изменение внешнего вида, но и внутренней структуры. Избыточное содержание металлов в почвах оказывает отрицательное действие на растения: снижается рост, отмечается угнетение, а при больших концентрациях и гибель растений. На основании проведенных вегетационных опытов установлено, что при высоком содержании хрома в почвах отмечается накопление элемента в растениях, при этом отмечается увядание растений, побурение листьев, некроз и хлороз. Физиологические и морфологические изменения растений, обусловленные токсичностью хрома, выражаются наличием желтых листьев с зелеными прожилками. Верхний критический уровень концентрации хрома в растениях, при котором урожай биомассы снижается не менее чем на 10 %, составляет 10 мг/кг. Исследования на культуре риса показали, что урожай риса снижался на 10 % при накоплении хрома в количестве 35–177 мг/кг в листьях и стебле или 30–60 мг/кг в соломе.

Преобладающая часть хрома, содержащегося в растениях, поглощается корневой системой, и определяется в основном содержанием его растворимых соединений в почвах. Несмотря на то, что большинство почв содержат значительные количества этого элемента, его доступность для растений весьма ограничена. Низкие темпы усвоения растениями растворимых форм хрома обусловлены особенностями механизма их поглощения корневой системой. Наиболее доступен для растений Сr6+, который в нормальных почвенных условиях весьма нестабилен. Механизмы поглощения и переноса хрома в растениях во многом сходны с таковыми для железа, хром переносится в растениях в виде анионных комплексов, которые обнаружены в растительных тканях и соке ксилемы. Есть также данные о присутствии триоксилатохромата в листьях растений. При изучении химических форм хрома, в которых он может находиться в растениях, установлено, что в люцерне он не присутствует как хромат или дихромат в заметных количествах, не связан также в растительных тканях с протеином, а существует как набор тесно связанных анионных комплексов с молекулярной массой около 2900.

Исследованиями показано, что хром в растения может поступать и через листовую поверхность. Количество поглощенного таким образом хрома может быть значительным. При этом основная часть его остается в листе, а незначительная – транспортируется и в корни.

Изучению содержания хрома в растениях стало уделяться большое внимание после сравнительно недавнего открытия его участия в метаболизме глюкозы в холестерина, свидетельствующего о важности этого элемента для жизнедеятельности человека и животных.

Небольшие концентрации хрома в питательной среде усиливают активность кислой фосфатазы и благоприятно сказываются на метаболизме глюкозы.

Наряду с данными о стимулирующем влиянии хрома на развитие растений, нередко сообщается и о его фитотоксичности. Последнее наиболее характерно для растений, произрастающих на почвах, образовавшихся на ультраосновных породах. Известно о токсичности хрома для овса, растущего на почвах с содержанием этого элемента 634 мг/кг. В самом растении его концентрация составляла 49 мг/кг сухой массы. Отмечены начальные симптомы токсичности хрома для растений при более низких концентрациях в питательной среде (0,5 мг/кг) и в почвенной культуре (60 мг/кг). Но даже такие количества внесенного хрома приводили к снижению содержания почти всех основных питательных элементов (калия, фосфора, железа и магния) в надземной части растений и в корнях. Эти исследователи сообщили также об антагонизме хрома с марганцем, медью и бором, который фиксировался как в почвенной среде, так и в растительных тканях.

Токсичность хрома зависит от степени его окисления и присутствия, доступных для растений хроматов. Например, добавление в среду раствора Сr2O72- (10-5 н.) снижало интенсивность роста растений примерно на 25 %, а те же концентрации Сr(SO4)3 не оказывали вредного влияния на рост растений. Симптомы токсичности хрома проявляются в увядании надземной части и повреждении корневой системы растений. Типичным признаком токсикоза является также хлороз молодых листьев.

Хром накапливается в организме животныхв количествах от десятичных до десятимиллионных долей процента. В планктонных организмах коэффициент накопления этого элемента огромен – 10000–26000. Хром участвует в обмене липидов, нуклеиновых кислот, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора). Основной источник поступления хрома в организм животных и человека — пища.

По данным ФАО, чаще всего в растительных продуктах содержится 20–50 мкг/кг хрома. Обнаружено в растительных и животных продуктах следующие количества хрома: во фруктах – 0–200 мкг/кг, овощах – 0-360, злаках – 10–520, молоке – 10, мясопродуктах 20–560, в морепродуктах – 10-440 мкг/кг. В нашей стране ПДК хрома в мясе и мясопродуктах составляет 0,5мг/кг.

Недостаток хрома проявляется в угнетении роста, сокращении продолжительности жизни, нарушениях обмена глюкозы, липидов и белка. При низком содержании хрома в рационе наблюдается поражение роговицы, сопровождающиеся выраженным помутнением и гиперемией сосудов радужной оболочки. Снижение содержания хрома в организме приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину. При значительной недостаточности хрома у животных понижается толерантность к глюкозе, развиваются гипергликемия и глюкозурия. Эти нарушения внешне напоминают умеренный сахарный диабет.

 Скачать реферат