накопление тяжёлых металлов лиственными

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ЛИСТВЕННЫМИ ДЕРЕВЬЯМИ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫМИ В ОЗЕЛЕНЕНИИ ГОРОДОВ
Лукаткин А.С., Пугаев С.В.
ГОУВПО «Мордовский государственный университет им.
Н.П. Огарева»
На древесные растения в условиях большого города оказывают неблагоприятное
воздействие загрязняющие вещества, содержащиеся в воде, почве и атмосфере. Среди них
особо значимы тяжелые металлы (ТМ), которые накапливаются в почве, откуда попадают в
растения и оказывают заметное влияние на физиологические процессы в них. Устойчивость к
ТМ является одним из факторов, определяющих возможность использовать растения в
озеленении крупных городов. Мы изучали накопление ТМ некоторыми лиственными
деревьями (как аборигенной флоры, так и интродуцентами), произрастающими в ботаническом
саду Мордовского государственного университета. В анализ было взято 20 видов из 12
семейств: робиния лжеакация (Robiniapseudoacacia L.), бархат амурский (Phellodendron amurense
Rupr.), береза пониклая (Betula pendula Roth.), вяз гладкий (Ulmus laervis Pall), груша уссурийская
(Pyrus ussuriensis Maxim.), черемуха Маака (Padus maakii (Rupr.) Кот.), черемуха поздняя (Prunus
serotina (Ehrh.) Agardh), яблоня домашняя (Malus domestica Borkh.), дуб черешчатый (Quercus
robur L.), каштан конский (Aesculus hippocastanum L.), ива пятитычинковая (Salixpentanda L.), ива
ломкая (Salixfragilis L.), тополь бальзамический ф. пирамидальная (Populus balsamifera L. cv.
Piramidalis), клен ясене-листный (Acer negundo L.), клен Гиннала (Acer ginnala Maxim.), орех
маньчжурский (Juglans mandshurica Maxim.), орех серый (Juglans cinerea L.), ясень американский
(Fraxinus americana L.), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.), липа крупнолистная (Tilia
platyphyllos Skop.).
Определение содержания ТМ в листьях и пробах почвы, взятых из-под кустарников,
проводили атомно-адсорбционным методом. На основании содержания ТМ в листьях и почве
рассчитывали коэффициенты биологического поглощения (КБП) для исследуемых видов.
В результате исследования обнаружено, что содержание ТМ в листьях деревьев весьма
варьировало, несмотря на то, что они росли на близком расстоянии друг от друга. При этом
содержание ТМ имело свои особенности для каждого из изученных металлов. Так,
концентрация кадмия в листьях варьировала от 0,015 до 0,727 мг/кг сухой массы листьев.
Самое низкое значение найдено в листьях черемухи Маака и ясеня американского, а наибольшее - у представителей семейства ивовых (на порядок выше, чем у других видов), с
максимумом у тополя бальзамического ф. пирамидальная.
Концентрация кислоторастворимой и подвижной форм Cd в слое почвы 0-25 см под
кронами лиственных деревьев была минимальной под тополем бальзамическим и кленом
Гиннала, а максимальной - под липой мелколистной. Соответственно КБП кадмия листьями
деревьев сильно различались: тополь бальзамический > ива ломкая > ива пятитычинковая >
груша уссурийская > яблоня домашняя
> робиния лжеакация > клен Гиннала > липа крупнолистная > бархат амурский
> береза пониклая> дуб черешчатый > клен ясенелистный > черемуха поздняя > ясень
американский > орех маньчжурский > вяз гладкий > каштан конский > липа мелколистная >
орех серый > черемуха Маака.
Содержание РЬ в листьях деревьев было выше, чем Cd (0,93-3,95 мг/кг сухой массы листьев).
Различия в содержании РЬ у робинии (самое высокое) и у черемухи поздней (наименьшее)
составили 4,2 раза. Содержание РЬ в почве было самым высоким под кроной липы
мелколистной; пониженным уровнем отличались почвы под робинией, тополем и кленом
Гиннала. КБП свинца (в порядке убывания): робиния лжеакация > тополь бальзамический >
бархат амурский > вяз гладкий > ива ломкая > клен Гиннала > орех манчжурский > груша
уссурийская > дуб череш-чатый > орех серый > ясень американский > черемуха Маака > ива
пятитычинковая
> липа крупнолистная > береза пониклая > яблоня домашняя > каштан конский >
черемуха поздняя > клен ясенелистный > липа мелколистная.
Концентрация меди в листьях деревьев составляла от 1,48 до 8,11 мг/кг сухой массы
листьев. Максимальное содержание Си отмечено у робинии, минимальное - у черемухи поздней.
В листьях видов семейства Rosaceae уровень Си был наименьшим из лиственных деревьев.
Максимальное количество подвижной формы меди находилось в почве под тополем и липой
сердцевидной; минимум найден под орехом манчжурским и яблоней. Самый большой КБП
меди был у робинии лжеакации, далее в ряду: тополь бальзамический > клен Гиннала > бархат
амурский > орех серый
> груша уссурийская > липа крупнолистная > дуб черешчатый > ива пятитычин
ковая > береза пониклая > ива ломкая > клен ясенелистный > вяз гладкий > орех
манчжурский > ясень американский > каштан конский > яблоня домашняя > липа
мелколистная > черемуха поздняя > черемуха Маака.
В листьях деревьев содержится от 0,05 до 294,57 мг Мп /кг сухой массы, особенно много - у
дуба черешчатого и ивы пятитычинковой. Концентрации кислотораство-римой формы
марганца под деревьями были близкими; более высокая найдена под грушей уссурийской,
черемухой Маака и кленом ясенелистным, а наименьшая - под робинией, кленом Гиннала и
тополем. Высокий уровень подвижного Мп найден под липой мелколистной, черемухой Маака,
орехом манчжурским. Перечень видов по величине КБП марганца: ива пятитычинковая >
тополь бальзамический > робиния
> дуб черешчатый > клен Гиннала > орех манчжурский > береза пониклая > орех серый > бархат
амурский
>
ива
ломкая
>
клен
ясенелистный
>
липа
крупнолистная
>
вяз гладкий > липа мелколистная > каштан конский > ясень американский > груша
уссурийская > черемуха Маака > черемуха поздняя > яблоня домашняя.
Содержание Zn в листьях деревьев варьировало от 3,68 до 41,98 мг/кг сухой массы
листьев. Максимальное значение было в листьях тополя, минимальное - у черемухи поздней
(различия в 11 раз). Валовое содержание Zn в почве было в 2-3 раза выше, чем Pb и Си, но в
10 раз меньше, чем Мп. Больше всего Zn найдено под липой крупнолистной. Наименьшим
содержанием характеризовались почвы из-под ореха серого, тополя и клена Гиннала.
Подвижного Zn в большинстве почвенных образцов было мало, менее 3,5 мг/кг. Повышенное
количество подвижного Zn найдено под липой крупнолистной, орехом серым, и очень высокое
- в почве под липой мелколистной.
Из-за того, что почва под орехом маньчжурским и обоими видами лип содержит повышенную
концентрацию валовой формы Zn, КБП этого металла у упомянутых видов оказался
наименьшим. По КБП для цинка виды расположились в следующем порядке: тополь
бальзамический > ива ломкая > ива пятитычинковая > клен Гиннала > береза пониклая >
робиния лжеакация > дуб черешчатый > вяз гладкий > клен ясенелистный > орех
маньчжурский > груша уссурийская > бархат амурский
> каштан конский > черемуха Маака > орех серый > ясень американский > яблоня домашняя >
черемуха поздняя > липа крупнолистная > липа мелколистная.
Содержание Fe в листьях деревьев варьировало очень значительно, от 1,18 до 446,68 мг/кг
сухой массы листьев. Оно было пониженным (на 1-2 порядка) у представителей семейства
Rosaceae и Tiliaceae, а максимальным у робинии. Содержание валовой формы Fe в почве под
лиственными деревьями было высоким и различалось в 2,5 раза между максимальным (груша
уссурийская) и минимальным (липа мелколистная). Содержание подвижной формы Fe было
низким, и степень подвижности металла была самой низкой среди металлов. Максимальная
подвижность выявлена под черемухой поздней и липой мелколистной, а минимальная - под
каштаном. Убывающий ряд значений КБП Fe: робиния лжеакация > дуб черешча-тый > орех
маньчжурский > бархат амурский > ива ломкая > орех серый > береза пониклая > клен
ясенелистный > тополь бальзамический > ясень американский > клен Гиннала > черемуха
Маака > каштан конский > ива пятитычинковая > груша уссурийская > липа мелколистная >
липа крупнолистная > яблоня домашняя > вяз гладкий > черемуха поздняя.
Таким образом, по величине КБП для ТМ лидирующую ранговую позицию занимают тополь
бальзамический и робиния лжеакация; по отдельным металлам -ива пятитычинковая (Мп).
Минимальным КБП отличаются липа мелколистная и черемуха поздняя. Выявленные
закономерности аккумуляции ТМ в листьях деревьев необходимо учитывать при определении
стратегии озеленения городов, особенно в условиях загрязнения определенными тяжелыми
металлами.