Особенности накопления тяжелых металлов высшими водными растениями водоемов и водотоков г. Гомеля и прилежащих территорий

Свободное поступление поллютантов в органы растений. Одним из таких механизмов, вероятно, является корневой барьер. Благодаря корневому барьеру при повышении концентрации металла в грунте величина Кн изменяется незначительно. Минимальные значения коэффициентов накопления свинца отмечены для водных растений оз. Круглое, осадки которого содержат максимальное количество металла. У макрофитов дан

ного водоема наблюдается насыщение свинцом, и дальнейшее его поступление в органы растений может привести к срыву регуляторных процессов и гибели растений. Исключение составляют растения, произрастающие в оз. Малое, значения Кн для которых повышаются при увеличении металла в донных осадках, что не соответствует тенденции для остальных водоемов. При достаточно высоких концентрациях элемента в донных отложениях барьерная функция, скорее всего, нарушается, и любое повышение концентрации свинца в грунтах ведет к пропорциональному накоплению его корнями растений.

Рис. 1. Коэффициенты накопления свинца в растениях различных экологических групп

По нашим оценкам, пороговые концентрации свинца в донных отложениях водоемов, при достижении которых происходит скачкообразный переход функционального состояния растения (в том числе способность аккумулировать тяжелые металлы) на новый уровень устойчивости, находятся в диапазоне от 20 до 25 мг/кг сухой массы. По величине коэффициентов накопления свинца для растений разных экологических групп можно выстроить следующий ряд: Кн III гр. > Кн IV гр. > Кн II гр. Погруженные виды растений III группы поглощают элемент интенсивнее надводных и прикрепленных растений с плавающими листьями. Но многие виды погруженных макрофитов III группы неоднозначны как объекты водного мониторинга, поскольку на протяжении вегетационного сезона могут менять источники поступления вещества в свои ткани.

Похожая картина наблюдается при накоплении меди в тканях изучаемых видов водных растений. В диапазоне низких концентраций металла в донных отложениях (старица у д. Поляновка) отмечаются максимальные значения коэффициентов накопления меди растениями (Кн II гр. = 0.81; Кн III гр. = 3.78; Кн IV гр. = 0.798). Представители II группы, произрастающие в старице, аккумулируют металл в 3-14 раз интенсивнее в сравнении с растениями той же группы из всех остальных водоемов опробования (для оз. Круглое и старицы различия в значении Кн достигают 100 раз). Погруженные виды растений (III гр.) накапливают медь из грунтов старицы до уровней, которые в 6 - 14 раз выше, чем у растений данной группы из других водоемов (для оз. Круглое и старицы различия составляют 19 раз, для оз. Малое - 42 раза). Значения Кн элемента у представителей IV группы старицы в 4 -5 раз выше по сравнению с другими водоемами (для оз. Круглое различия составляют 18 раз, для оз. Волотовское - 30 раз). Погруженные виды растений старицы накапливают медь из грунтов почти в 5 раз интенсивнее, чем остальные водные растения данного водоема. В оз. Волотовское, где дно загрязнено металлами, значения Кн у растений III группы в 21 раз выше, в сравнении с плавающими прикрепленными и воздушно - водными растениями. В озерах Малое, Дедно, Шапор, наоборот, растения IV группы поглощают металл в количествах, которые в 2 раза выше, чем у погруженных макрофитов. По мере увеличения концентрации меди в осадках водоемов, значения коэффициентов накопления элемента в растениях уменьшаются (рис. 2). Грунты оз. Круглое содержат медь в максимальных количествах, а коэффициенты накопления металла макрофитами всех трех групп, как и в случае со свинцом, имеют самые низкие, по сравнению с другими водоемами, значения.

Рис. 2. Коэффициенты накопления меди в растениях различных экологических групп

Макроконцентраторами и «накопителями» меди являются погруженные виды растений III группы, произрастающие в старице. «Индикаторами» элемента можно назвать растения III и IV групп из р. Сож ниже города (д. Ченки), растения III группы из озер Дедно, Шапор, а также растения II и III групп из старицы у д. Поляновка. Остальные макрофиты являются деконцентраторами данного металла. Ряд накопления меди водными растениями имеет вид: Кн III э.г. ³ Кн IV э.г. > Кн II э.г, хотя значения коэффициентов накопления меди у воздушно - водных растений IV группы, в некоторых случаях, были выше, чем у погруженных растений III группы. По нашим предположениям, критические пороговые концентрации меди для растений в донных отложениях находятся в диапазоне от 13 до 20 мг/кг сухой массы. На низкую биодоступность элемента в условиях техногенного загрязнения почв указывают А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиас в обзорной работе, посвященной проблеме поведения микроэлементов в системе почва-растение [4].

Коэффициенты накопления марганца растениями II и III групп, произрастающих в изучаемых водоемах различаются в 4-6 раз, а в р. Сож у д. Ченки – в 26 раз. Для макрофитов III и IV групп различия составляют 2-7 раз, в старице – 13 раз, в оз. Волотовское – 56 раз. Это говорит о разной поглотительной способности растений различных экологических групп по отношению к металлу даже при одинаковых условиях произрастания. По содержанию марганца подавляющее число макрофитов из всех экологических групп отнесены нами к макроконцентраторам и «накопителям», особое место среди которых занимают плавающие прикрепленные растения из оз. Дедно и р. Сож (д. Кленки), а также погруженные растения из р. Сож (д. Кленки) и старицы. К микроконцентраторам и «индикаторам» элемента относятся погруженные виды растений оз. Володькино, р. Сож (д. Ченки), озер Любенское и Малое а также надводные растения озер Дедно, Шапор и старицы. Деконцентраторами и «исключителями» марганца являются растения всех экологических групп Гребного канала, прикрепленные плавающие растения оз. Круглое и р. Сож (д. Кленки), воздушно - водные растения р. Сож (д. Кленки), озер Круглое, Волотовское и Малое. Из числа макроконцентраторов выделяются своей способностью аккумулировать металл погруженные виды растений, произрастающие в р. Сож выше города. У растений на данном участке реки, где определено самое низкое содержание элемента в донных отложениях, отмечены самые высокие коэффициенты накопления металла (рис. 3). По мере увеличения концентрации марганца в донных осадках водоемов, значения коэффициентов накопления уменьшаются и достигают минимума при максимальных содержаниях элемента в грунтах р. Сож у д. Ченки. Ряд накопления металла изучаемыми растениями выстраивается следующим образом: Кн III э.г. > Кн IV э.г. > Кн II э.г Критические пороговые концентрации марганца в донных отложениях находятся в диапазоне от 500 до 700 мг/кг сухой массы.

Рис. 3. Коэффициенты накопления марганца в растениях различных экологических групп

По отношению к хрому все изученные виды макрофитов являются деконцентраторами и «исключителями». Среди водных растений водоемов опробования выделяются погруженные растения оз. Малого, имеющие максимальные значения коэффициентов накопления хрома (в 1, 5 - 6 раз выше, чем в других водоемах) и плавающие прикрепленные растения из оз. Круглое с минимальной величиной Кн данного металла (различия с растениями изучаемых водоемов составляют 4, 5 - 26 раз). Полученные результаты указывают на низкую аккумулирующую способность всех плавающих прикрепленных растений II группы по отношению к хрому: в четырех из шести изучаемых водоемов макрофиты не аккумулируют металл вообще, а в двух других значение Кн минимально. Интересно отметить следующее: содержание хрома в донных отложениях исследуемых водоемов изменяется в тех же пределах, что и концентрация меди, но максимальное значение константы накопления хрома не превышает величину, равную 0, 188, тогда как значение Кн меди намного выше и достигает отметки 3, 78. Этот факт свидетельствует о низкой биодоступности хрома для водных растений из грунтов водоемов опробования.

 Скачать реферат