Влияние ультразвукового облучения на ризогенную активность растительных объектов — Влияние тяжелых металлов на растения


 

Влияние тяжелых металлов – свинца и кадмия – на растения

 

Ионы свинца и кадмия оказывают тормозящее влияние на изоцитратлиазную активность в первые сутки и ингибируют малатсинтазную активность через 5 суток проращивания. Результатом такого действия является торможение роста корешка в длину. Известно, что ионы Cd2+ запирают кальциевые каналы, вследствие чего тормозятся реакции глюконеогенеза, в семенах сои (Glicine max L.) при проращивании (Бездудная, 2008).

Было установлено, что нитраты свинца и кадмия в концентрациях кадмия до 40 мг/л и свинца до 400 мг/л не оказывают существенного влияния на прорастание семян ячменя и редиса. Отмечены тенденции в снижении размеров корешка у редиса (Горкова, 2002).

Свинец. Промышленные предприятия являются одним из ведущих источников антропогенного загрязнения окружающей среды свинцом. Огромное влияние на загрязнение свинцом оказывал автотранспорт.

Кларк металла в незагрязненных почвах равен 5…10 мг/кг (Кабата-Пендиас, 1989). А.П. Виноградов (1957) приводит значение кларка свинца в почве – 10 мг/кг. Фоновые концентрации свинца для почв России составляют 10…15 мг/кг (Барсукова, 1997). В Алтайском крае, по данным Г.Г. Морковкина (2002), повышенное содержание свинца от 1 до 2 медианного фона (медианный фон – 16,0 мг/кг) отмечается в Приалейской степи. Самое высокое содержание свинца регистрируется в Змеиногорском районе.

Установлено, что в небольших количествах свинец необходим растительным организмам. Несмотря на то, что свинец присутствует во всех живых организмах и доказаны, с одной стороны, его жизненная необходимость, а с другой – токсичность, биологическая роль и механизмы действия элемента изучены весьма слабо (Ильин, Сысо, 2001). Средний уровень его содержания в растениях незагрязненных и безрудных областей довольно постоянен и лежит в пределах 0,1…10 мг/кг сухой массы (Кабата-Пендиас, 1989).

Свинец относительно слабо поглощается растениями (Галиулин, 1994). В растения попадает 0,003…0,005 % всего свинца почвы. Скорость поглощения свинца растениями увеличивается при подкислении почвы и при увеличении температуры.

ПДК в растительной продукции в России (мг/кг): в овощах, фруктах при естественной влаге, зерне для пищевых целей – 0,5, в семенах – 1, в кормовом зерне, грубых и сочных кормах (в расчете на сухую масс-су) – 5 (Ильин, Сысо, 2001). Избыток свинца в растениях ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, вследствие чего не только снижается урожайность растений, но и резко ухудшается качество продукции (Ягодин и др., 1995).

Кадмий.Кадмий попадает в почву с локальными выбросами промышленных комплексов, производящих или использующих кадмий, тепловых энергетических установок, с минеральными удобрениями. Концентрация кадмия в почвах варьирует в широких пределах. Среднее содержание находится в диапазоне от 0,07 мг/кг до 1,1 мг/кг, при этом фоновые уровни кадмия в почвах не превосходят 0,5 мг/кг, более высокие значения свидетельствуют об антропогенном вкладе в содержание кадмия в верхнем слое почвы. Кларк металла – 0,16 мг/кг (Кабата-Пендиас, 1989).

ПДК кадмия в почве в разных странах колеблется от 2 до 5 мг/кг (Ильин, Сысо, 2001). В Алтайском крае, по данным Г.Г. Морковкина (2002), высокое содержание кадмия в сравнении с медианным фоном (0,20 мг/кг) характерно для Рубцовского, Курьинского, Смоленского, Советского, Первомайского районов.

Активность кадмия в любой почве сильно зависит от pH среды. Кадмий наиболее подвижен в кислых почвах. Сорбция кадмия – очень быстрый процесс и в большинстве случаев происходит за 10…15 минут на 95 %.

Критические концентрации кадмия в листьях сельскохозяйственных растений, вызывающие снижение урожайности на 10 и 25 %, составляют 15 и 70 мг/кг сухого вещества соответственно. Естественные (фоновые) содержания кадмия в растениях невелики и составляют (мг/кг сухого вещества): в траве – 0,07…0,27, картофеле – 0,03…0,30, зерне злаков – 0,013…0,220 (Ильин, Сысо, 2001). Повышенные концентрации кадмия в корнеобитаемой среде вызывают у растений замедление роста и развития (Титов, 2002), нарушения в протекании основных физиологических процессов (Barcello, Pochenrieder, 1990). Кроме того, кадмий тормозит фотосинтез, нарушает транспирацию и фиксацию CO2.

Механизм ингибирующего действия свинца и кадмия на онтогенез растений обусловлен взаимодействием их ионов с остатками серусодержащих аминокислот (Молчанов, 2009).

На основании анализа представленных данных можно отметить, что действие ультразвука в жидких средах на растительные объекты разнонаправлено. Положительно могут влиять на рост и развитие растений ультразвуковой капиллярный эффект, способствующий диффузии росторегулирующих веществ в растительные объекты, а также стерилизация среды. В то же время процессы диффузии и экстракции, лизиса клеток в результате кавитационного воздействия при увеличении времени озвучивания должны приводить к снижению биологической активности растительных объектов. Существующие теоретические подходы не позволяют apriori рекомендовать режимы наиболее эффективной ультразвуковой обработки. Их можно установить только на основании экспериментальных данных, которые представлены ниже.

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *