Выявление видов-индикаторов и видов-мелиорантов мышьяковистого загрязнения из древесных хвойных растений Удмуртии
Для Удмуртии проблема распространения и влияния на окружающую среду мышьяка и его соединений является весьма актуальной в связи с размещением на его территории объектов по уничтожению и хранению химического оружия (ОУХХО), в числе которых содержатся мышьякорганические соединения. Поэтому я решила заняться изучением этой проблемы, так как считаю ее очень важной на сегодняшний день.
Фиторемедиация - способ очистки окружающей среды при помощи растений. Этот способ хранит в себе огромный потенциал по очистке почвы, загрязненной мышьяком. Растения сорбируют токсиканты, аккумулируют их и, вместо того, чтобы погибнуть от воздействия мышьяка, они разрастаются. Таким образом, большая часть мышьяка, ранее находившаяся в почве, будет удалена.
Мышьяк содержащие органические соединения в почве трансформируются до неорганических арсенатов и арсенитов, поэтому в лабораторных экспериментах для моделирования мышьяковистого загрязнения был использован водный раствор арсенита кальция, разлитый в различной концентрации кратно фоновым значениям (Ф) для Удмуртии, трёхкратным повторением для каждой концентрации.
Цель эксперимента - опробование в качестве индикаторов и мелиорантов древесных хвойных растений при мышьяковистом загрязнении почвы. Выбраны 4 вида, распространенные вблизи ОУХХО в г. Камбарка: сосна обыкновенная, ель колючая (ф. сизая), ель европейская и пихта обыкновенная. Модельная ветвь (МВ) - черенок древесного растения длиной 20-25см, срезанный с соблюдением физиологических требований. Черенки заготовлены в зимний период на ненарушенной территории (минимально подверженной техногенному прессингу). Основной оцениваемый показатель - скорость усыхания модельных ветвей.
Результаты по каждому виду представлены на рис. 1-4.
Сосна обыкновенная
По итогам эксперимента мы можем сделать вывод о том, что сосна является индикатором мышьяковистого загрязнения, так как с самого начала она стала усыхать и желтеть. Однако, на средней концентрации (5Ф) почки распустились и развиваются дальше (фото 1). А на высокой концентрации (10Ф-15Ф), несмотря на распустившиеся почки, ветвь начала усыхать.
Рис. 1. Скорость усыхания МВ сосны обыкновенной
Ель колючая (ф. сизая)
С самого начала эксперимента ель острее всех отреагировала на воздействие мышьяка, что проявилось в выпадении иголок и их усыхании. На всех концентрациях часть иголок приобрела розовую окраску. Причем на средней концентрации (10Ф) изменение цвета начинало происходить от основания иголки, а на малых (3Ф) - с начала иглы. Тот факт, что иглы розовели, а не желтели, можно объяснить тем, что в клетках ели сизой содержится не только хлорофилл, но и другие пигменты - антоцианы (фиолетовая и красная окраска) и синие фикоциа- ны (синяя окраска). Также нами было отмечено, что при воздействии ультрафиолетовых лучей при средних концентрациях (5Ф) иголки возобновляли свой зеленый цвет. По итогам 50-ти дней эксперимента можно сказать, что ель сизая достаточно устойчива к воздействию мышьяка. При этом происходит умеренное опадание иголок. Таким образом, ель сизая является индикатором на малых (3Ф), средних (5Ф) и высоких (10Ф) концентрациях.
Ель европейская
Ель европейская - мелиорант на средних (5Ф) и высоких (10Ф- 15Ф) концентрациях (фото 5). Малые концентрации (3Ф) она не переносит. На малых концентрациях (3Ф) мы наблюдали хорошее развитие почек, но их рост угнетался, и из развивающегося состояния они перешли к увяданию. А на средней (5Ф) и высокой (10Ф-15Ф) концентрациях у ели распустились почки и развились побеги.
Пихта обыкновенная
На модельных ветвях через неделю после эксперимента были обнаружены белый налет и желтые точки, что является характерным признаком поражения игольчатым пилильщиком. После воздействия мышьяка остался белый налет. Здесь можно увидеть действие мышьяка, соединение которого повлияло на популяцию пилильщика, заметно ее сократив: осталось очень много недоразвитых яиц (желтые точки). Тем самым, подтверждается действие арсенита как биоцида. Пихта стойко перенесла этот эксперимент: иголки почти не опадали и не желтели, по сравнению с прочими видами. Она просто полностью начинала усыхать на высоких концентрациях (30Ф-50Ф). Почки так и не начали распускаться. В целом можно сделать вывод о том, что пихта может быть мелиорантом на средних концентрациях мышьяка (10Ф-25Ф).
Данные проведенного исследования отражают негативное влияние химического загрязнения (в большей или меньшей степени) на все исследуемые фитомелиоранты.
По результатам работы опробованные виды можно разделить на две группы:
- Индикаторы мышьяковистого загрязнения. К этой группе мы отнесли сосну обыкновенную и ель колючую.
- Мелиоранты при мышьяковистом загрязнении - ель европейская (на средних и высоких концентрациях) и пихта (на средних концентрациях).
Т.Г. Шамыкаева. ГОУ ВПО Ижевский государственный технический университет