ХРОМ В ЛЕСОСТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ МОЛДАВИИ 

CHROME IN THE FOREST-STEPPE AND STEPPE ECOSYSTEMS OF MOLDOVA 

М.В. Капитальчук, Т.И. Богатая, И.П. Капитальчук

M.V. Kapitalchuk, T.I. Bogataya, I.P. Kapitalchuk 

Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко

(Молдова 3300-MD, Тирасполь, ул. 25 Октября, 128) 

Shevchenko State University of Pridnestrovie

(Moldova 3300-MD, Tiraspol, 25 Oktyabrya Str., 128)

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Представлены результаты исследования по содержанию хрома в компонентах лесостепных и степных экосистем на территории Республики Молдова. Показано, что геохимические условия территории являются благоприятными для аккумуляции хрома растениями и обеспеченности этим микроэлементом животных и человека. Установлены зональные и межвидовые различия в характере аккумуляции хрома растениями и животными.

The results of the study on the content of chromium in the components of forest-steppe and steppe ecosystems in the Republic of Moldova are presented. It is shown that geochemical conditions of the territory are favorable for the accumulation of chromium by plants and the provision of this trace element to animals and humans. Zonal and interspecific differences in the nature of accumulation of chromium by plants and animals were established. 

Введение

Экологический статус хрома сегодня однозначно не определен. В большинстве доступных нам классификациях микроэлементов его не относят к жизненно необходимым элементам питания как для растений, так для животных и человека. Хотя участие хрома в метаболизме растений пока надежно не доказано, все же известны случаи с положительным влиянием этого микроэлемента на рост растений, при внесении в почву с низким содержанием его водорастворимых форм. Низкая подвижность хрома в почвах может обусловливать его дефицит в растениях. Наряду с этим, имеются данные о токсичности хрома для растений, начальные симптомы которой в некоторых случаях проявлялись при сравнительно низкой концентрации элемента в почвенной культуре (60 мг/кг) [2].

Антропогенное загрязнение может приводить к повышению содержания хрома в поверхностном слое почвы. Для человека и животных наиболее опасным является поступление в организм избыточного количества шестивалентного хрома. Существует достаточно распространенное мнение, что пищевая цепь хорошо защищена от вредного воздействия хрома почвенно растительным барьером. Однако этот барьер, видимо, срабатывает не во всех случаях, поскольку имеются сообщения о доступности для растений хрома из почв, которые были мелиорированными сточными водами [2]. Внимание к изучению хрома значительно возросло после открытия его участия в метаболизме глюкозы и холестерина, давшего основание считать этот элемент важным для жизнедеятельности человека и животных [6]. В связи с этим хромсодержащие соединения часто можно встретить в составе биологически активных добавок и фармацевтических препаратов, предназначенных для снижения массы тела.

Таким образом, знание содержания хрома в компонентах экосистем на любой территории является важным для выявления и решения экологических проблем, связанных как с дефицитными, так и с токсичными концентрациями этого элемента в окружающей среде.

В Республике Молдова наибольшее распространение имеют лесостепные и степные экосистемы, а точнее, их аграрные модификации, определяющие зональные условия миграции хрома. Анализ имеющихся данных по биогеохимии хрома в Молдавии показал, что их недостаточно для системного представления об экологическом статусе и миграции этого микроэлемента в пищевых цепях на территории страны [1]. В связи с этим в 2017 году авторами начаты системные исследования хрома, которые на первом этапе охватывали в основном экосистемы, расположенные в долине Днестра. Ниже представлены пилотные результаты, полученные в ходе этих исследований.

Материалы и методы

В качестве данных для анализа послужили образцы почв, зерна пшеницы, кукурузы, семян подсолнечника, волосяного покрова коз, коров и кроликов, когтей кур, собранных в 2017 году на территории лесостепных и степных участков долины Днестра, а также образцы волос и ногтей жителей степной зоны. Образцы волосяного покрова, шерсти и когтей домашних животных собирались из разных хозяйств, все образцы зерна пшеницы и кукурузы, семян подсолнечника с разных полей в местах отбора почвенных образцов. Всего на изучаемой территории было собрано образцов почв - 49, зерна пшеницы – 45, зерна кукурузы – 10, семян подсолнечника – 10, волосяного покрова коз – 26, волосяного покрова коров – 22, шерсти кроликов – 30, когтей кур: домашних – 16, из птицефабрик – 25. Образцы волос и ногтей были собраны у 45 жителей степной части долины.

Лабораторному анализу подвергались усредненные пробы, составленные отдельно из образцов степной и лесостепной зоны. Содержания хрома в почвенных образцах определялось атомно-абсорбционным способом с использованием спектрофотометра Aanalyst800 фирмы Perkin Elmer, в остальных пробах – с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) на приборах квадрупольного масс-спектрометра Nexion 300D (Рerkin Elmer, США).

Результаты и их обсуждение

Степень усвоения химических элементов растениями и интенсивность их вовлечения в биологический круговорот зависит в первую очередь от их содержания и соотношения в почве. В свою очередь, изначальная концентрация элементов питания в почве определяется их содержанием в почвообразующей породе. Важным диагностическим признаком экологического статуса того или иного элемента конкретной территории является его содержание в поверхностных и грунтовых водах, а также в донных отложениях водных объектов.

Диапазон колебаний концентрации хрома в поверхностных водах на территории Республики Молдова составляет не менее трех порядков (табл. 1), что свидетельствует о значительных вариациях его содержания в почвах и горных породах. В некоторых случаях наблюдается превышение ПДК для водных объектов хозяйственно-бытового назначения (0,5 мг/л). В то же время в подземных водах максимальные концентрации микроэлемента существенно меньше (до 0,005 мг/л) [4], указывающие на антропогенное загрязнение хромом поверхностных вод.

Таблица 1 Диапазоны содержание хрома в абиогенных компонентах экосистем Молдавии

Считается, что доступность хрома для растений весьма ограничена, несмотря на значительное его содержание в большинстве почв [2]. Действительно, в исследованных нами образцах сельскохозяйственных растений, содержание хрома оказалось низким по отношению к его содержанию в почве, но при этом наблюдались зональные отличия в интенсивности накопления микроэлемента растениями (табл. 2). В частности, количество хрома в зерне пшеницы и кукурузы оказалось заметно выше в степном районе по сравнению с лесостепным участком днестровской долины. Семя подсолнечника, наоборот, более интенсивно накапливает хром в лесостепном районе. В пойменных экосистемах содержание хрома в зерне пшеницы оказалось в среднем таким же, как и в лесостепной зоне.Диапазон содержания хрома в почвообразующих породах хорошо согласуется с интервалом его концентраций в почве. Однако по результатам наших исследований колебания концентрации хрома в почвах гораздо шире установленного ранее диапазона. Обратим внимание, что максимальное содержание хрома в почве индустриальной зоны города Кишинева (1080 мг/кг) существенно превышает диапазон, установленный для незагрязненных почв. Вариации концентраций хрома в донных отложениях водных объектов практически совпадают с определенным нами диапазоном для почв (табл. 1).

Прослеживаются также и межвидовые различия в способности накапливать этот микроэлемент. Более энергично хром накапливается в зерне пшеницы, затем следует кукуруза, наименьшей степени он аккумулируется в семени подсолнечника.

При анализе аккумуляции хрома растениями следует учитывать, что максимальные его концентрации обычно наблюдаются не в зернах, листьях и ростках, а в корнях [2].

Таблица 2 Содержание хрома в сельскохозяйственных растениях, мг/кг

В аккумуляции хрома волосяным покровом животных также как и для растений наблюдаются зональные различия. Так, в волосяном покрове коров и кроликов количество хрома в среднем выше в степной зоне, в то время как в волосяном покрове коз – в лесостепной зоне. В обеих природных зонах микроэлемент в наибольшей степени накапливается в волосяном покрове коров, на втором месте по содержанию хрома находится волосяной покров коз, хотя в степном районе его концентрация практически равна концентрации микроэлемента в шерсти кроликов.Содержание хрома в растительном материале, как правило, составляет 0,02-0,20 сухой массы [2], отсюда можно сделать вывод о том, что растения в долине Днестра в среднем достаточно интенсивно накапливают микроэлемент, поставляя его в пищевые цепи. Этот вывод подтверждается значительным содержанием хрома в организме животных и человека (табл. 3), исходя из представлений о нормальном содержании этого микроэлемента в волосах человека, которое по данным различных авторов составляет от 0,03 до 2,0 мг/кг [7].

Таблица 3 Содержание хрома в организмах животных и человека, мг/кг

Выводы Волосяной покров животных и волосы человека являются информативным индикатором обеспеченности организма хромом [7]. В то же время максимальные концентрации хрома были установлены нами в когтях кур и ногтях жителей изучаемого региона. Примечательно, что содержание хрома в когтях домашних кур, потребляющих в основном местные корма, оказалась более чем в 13 раз выше, чем у кур, выращиваемых на птицефабриках. Этот факт является еще одним подтверждением высокого экологического статуса хрома на территории Молдавии.

  1. В абиотических компонентах экосистем (природных водах, донных отложениях, почвообразующих породах, почвах) содержание хрома изменяется в широких пределах; их обеспеченность этим микроэлементом в среднем является достаточной, а в некоторых случаях концентрации хрома в воде и почве достигают токсических уровней.
  2. Концентрации хрома в сельскохозяйственных растениях свидетельствует о достаточном количестве его биодоступных соединений в почвах; в характере аккумуляции микроэлемента растениями наблюдались межзональные и межвидовые различия.
  3. Уровень содержания хрома в организме животных и человека указывает на достаточно высокий экологический статус этого микроэлемента в регионе. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Богатая Т.И., Капитальчук М.В. Состояние и перспективы исследования хрома в окружающей среде бассейна реки Днестр // Интегрированное управление трансграничным бассейном Днестра: платформа для сотрудничества и современные вызовы: Материалы междунар. конф. Тирасполь: Eco-TIRAS, С. 28-30.
  2. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 439с.
  3. Капитальчук И.П., Капитальчук М.В., Измайлова Д.Н. и др. Об аккумуляции некоторых металлов в донных отложениях водных объектов долины Среднего и Нижнего Днестра // Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного Причерноморья: Материалы V Междуар. научно-практ. конф. Тирасполь: Изд-во ПГУ, 2014. С. 113-116.
  4. Кирилюк В.П. Микроэлементы в компонентах биосферы Молдовы. Кишинев: Pontos, 2006. 156 c.
  5. Кирилюк В.П. Геохимический состав донных отложений и их изменение в результате почвообразовательного процесса // Acad. E. Fiodorov – 100 years: Collection of Sc. Articles. Bendery: Eco-TIRAS, 2010. P. 58-61.
  6. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. 272 с.
  7. Скальный А.В., Лакарова Е.В., Кузнецов В.В., Скальная М.Г. Аналитические методы в биоэлементологии / Под ред. А.В. Скального, С.П. Нечипоренко. СПб.: Наука, 3009. 264 с.
  8. Andreev N., Zubcov E. Continutul unor metale (Cd, Cu, Cr si Pb) in corpul melcilor terestri (Helix, Gastropoda, Pulmonata) si normele sanitare pentru produsele alimentare // Академику Л.С.Бергу – 130 лет: Сб. науч.ст. Бендеры: Еco-TIRAS, 2006. Р. 43-46.
  9. Negara, Bulimaga C., Mogildea V., Grabco N., Certan C. Continutul de metale grele in plante si sol in zona raul Bac // Megenamentul bazinului transfrontalier Nistru in cadru noului accord bazinal. Materialele Conf. Intern. Chisinau: Еco-TIRAS, 2013. Р.297-299.
  10. Postolachi, Rusu V., Lupascu T., Mitina T. Dinamica continutului metalelor grele in sistemul apa-sedimente din fluviu Nistru // Megenamentul bazinului transfrontalier Nistru in cadru noului accord bazinal. Materialele Conf. Intern. Chisinau : Еco-TIRAS, 2013. P. 317-320.

Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!