Тяжелые металлы в окружающей среде
Коэффициенты интенсивности действия «b» Cd, Zn на химический состав растений
жүктеу/скачать 6.49 Mb. Pdf көрінісі
|
| Коэффициенты интенсивности действия «b» Cd, Zn на химический состав растений
Культура Коэффициент интенсивности действия, мг/кг Cd Zn Корнеплоды Столовая свекла 0.0067 0.13 Столовая морковь 0.0019 0.079 Надземная масса Рапс яровой 0.027 0.34 Эти нормативы могут использоваться в практической агрохимии и экологии при рас- чете оптимальных доз микроэлемента и для оценки его накопления в сельскохозяйственных культурах в случае антропогенного поступления. Учения А.П. Виноградова, а также последующие исследования по микроэлементам других авторов показывают, что благоприятное и токсичное действие любого химического элемента зависит от его концентрации в среде обитания. Наши исследования показали, что действие микроэлементов на урожайность различных сельскохозяйственных культур опре- делялось: 1) метеорологическими условиями вегетационного периода; 2) физиологическими особенностями микроэлемента и биологической потребностью культуры; 3) дозой вносимо- го элемента. Так, согласно полученным данным, можно выделить зону дефицита, оптималь- ных и токсичных дозировок Cd, Zn на урожайность ряда культур. Методология нормирования действия микроэлементов в системе почва-растение была разработана с учетом положений о наличии тесной взаимосвязи между внешними условиями питания и внутренними процессами обмена веществ в растениях, о тесной зависимости ве- личины, качества урожая и поступления элементов питания в растения, не только от абсо- лютного содержания, но и соотношения этих элементов между собой (Ермохин и др., 2010; Синдирева и др., 2012). Разработанные оптимальные и критические уровни содержания и соотношения микроэле- ментов на основе математических связей между продуктивностью различных сельскохозяй- ственных культур и концентрацией в почве их доступных форм позволяют диагностировать условия питания микроэлементами, рассчитывать дозы их поступления. При оценке влияния микроэлементов на химический состав растений особое внимание уделялось взаимодей- ствию ионов, при этом степень проявления антагонистических и синергетических отноше- ний между макро- и микроэлементами в процессе поступления их в растения определяется преимущественно степенью отклонения концентрации взаимодействующих элементов в почве и растениях от оптимума, биологическими особенностями и фазой развития растений (Ермохин и др., 2002; Ермохин, 2014; Синдирева и др., 2012). Данные исследования позволи- ли установить схемы взаимодействия химических элементов друг с другом в условиях по- вышенного поступления Cd, Zn и других микроэлементов (Синдирева, 2011). Выявленные закономерности дают возможность оптимизировать поступление микро- элементов в растения с помощью использования разработанных нормативных параметров системы «ИСПРОД», и тем самым управлять процессом формирования величины и качества урожая выращиваемых культур, а также установить градации и соотношения химических элементов в почве и растении с учетом агрономического и санитарно-гигиенического аспек- тов (Ермохин и др., 2002; Ермохин, 2014; Синдирева и др., 2012). Полученные результаты исследований необходимо учитывать при возделывании сельскохозяйственных культур и в дальнейшем при употреблении растений в пищу человека и животных. Выявление особенностей поведения микроэлементов в системе почва – расте- 24 25 ние – животный организм необходимо для профилактики и лечения болезней, вызванных из- бытком, недостатком или дисбалансом микроэлементов. Обогащение микроэлементами кормов в необходимых количествах способствует оптимизации элементного состава и устранению их дефицита, который может быть обусловлен природными особенностями их содержания в почве и концентрированием растениями. В то же время несбалансированное, избыточное поступление элементов в растения вызывает тревогу с позиции экологической безопасности продукции. В опытах с овощными и кормовыми культурами наблюдается изменение содержания элементов по сравнению с контролем (Ермохин и др., 2002, Синдирева, 2011). Причем за счет явлений антагонизма-синергизма изменяется весь химический состав растений. Поэтому можно предположить, что содержание микроэлементов, не превышающее ПДК, но выше фоновых концентраций в растении, также представляет определенную опасность при введении данной продукции в пищу животным и человека. В связи с вышесказанным в своих исследованиях по агроэкологической оценке мы особое внимание уделили третьему звену – влиянию микроэлементов почвы, дозированных от 0.5 до 2 ПДК применением микроудобрений на химический состав растениеводческой продукции и метаболизм животных, потреблявших ее. При этом экологические исследования должны быть тесно взаимосвязаны с морфологическими и биохимическими методами иссле- дований. Нами установлены функциональные и структурные преобразования в печени и поч- ках при введении в рацион животных кормов, выращенных на лугово-черноземной почве южной лесостепи Омской области в условиях моделирования антропогенного поступления кадмия, цинка в почву. Потребление кормов, выращенных с применением Cd, Zn, в дозе 0.5 ПДК не приводит к изменениям структуры и функций изученных паренхиматозных органов. У животных, потреблявших корма, выращенные с внесением микроэлементов в дозе 1 ПДК, наблюдали слабо выраженные метаболические изменения, а также проявления гепатотокси- ческого и нефротоксического действия элементов. Корма, выращенные с применением Cd в дозе 2 ПДК, оказывают выраженное гепатотоксическое и нефротоксическое действие, что связано с нарушением структуры и целостности мембран клеток печени и почек, метаболи- ческими нарушениями этих органов и как следствие, в организме в целом (Синдирева, Гоно- хова, 2010). Одним из перспективных направлений работы по оценке степени реакции всей систе- мы клеточного метаболизма у организмов под влиянием отдельных микроэлементов, явля- ется изучение процессов перекисного окисления липидов. Они постоянно протекают в живой клетке при ее нормальной жизнедеятельности и являются «откликом» на окислительный стресс, возникающий при изменении условий окружающей среды (Зайко и др., 2011). В связи с этим, с целью установления молекулярных механизмов интоксикации кадмием и цинком, нами были проведены исследования, характеризующие состояние энергетического обмена в крови и перекисного окисления липидов в печени, почках и эритроцитах животных (табл. 3, 4). Из представленных в таблице 3 данных следует, что в организме крыс группы «Cd 2 ПДК» развивается явление гемической и, возможно, тканевой гипоксии, о чем свидетель- ствует снижение в крови содержания эритроцитов и гемоглобина соответственно на 13.1 и 8.4 % по сравнению с контролем. Наши данные согласуются с данными других исследовате- лей (Лужникова, Костомарова, 1989), показывающими, что соединения кадмия оказывают деструктивное действие на эритроциты. Сформировавшаяся гипоксия тормозит генерацию АТФ в реакциях аэробиолиза, что приводит к компенсаторной интенсификации анаэробного гликолиза. Об этом свидетель- ствует увеличение на 58.6 % (р<0.001) по сравнению с контролем концентрации молочной кислоты. Глюкоза в недостаточной степени поступает в клетки, что обусловливает повы- шенную потребность в данном моносахариде. Это приводит к усиленному распаду гликогена 24 25 ние – животный организм необходимо для профилактики и лечения болезней, вызванных из- бытком, недостатком или дисбалансом микроэлементов. Обогащение микроэлементами кормов в необходимых количествах способствует оптимизации элементного состава и устранению их дефицита, который может быть обусловлен природными особенностями их содержания в почве и концентрированием растениями. В то же время несбалансированное, избыточное поступление элементов в растения вызывает тревогу с позиции экологической безопасности продукции. В опытах с овощными и кормовыми культурами наблюдается изменение содержания элементов по сравнению с контролем (Ермохин и др., 2002, Синдирева, 2011). Причем за счет явлений антагонизма-синергизма изменяется весь химический состав растений. Поэтому можно предположить, что содержание микроэлементов, не превышающее ПДК, но выше фоновых концентраций в растении, также представляет определенную опасность при введении данной продукции в пищу животным и человека. В связи с вышесказанным в своих исследованиях по агроэкологической оценке мы особое внимание уделили третьему звену – влиянию микроэлементов почвы, дозированных от 0.5 до 2 ПДК применением микроудобрений на химический состав растениеводческой продукции и метаболизм животных, потреблявших ее. При этом экологические исследования должны быть тесно взаимосвязаны с морфологическими и биохимическими методами иссле- дований. Нами установлены функциональные и структурные преобразования в печени и поч- ках при введении в рацион животных кормов, выращенных на лугово-черноземной почве южной лесостепи Омской области в условиях моделирования антропогенного поступления кадмия, цинка в почву. Потребление кормов, выращенных с применением Cd, Zn, в дозе 0.5 ПДК не приводит к изменениям структуры и функций изученных паренхиматозных органов. У животных, потреблявших корма, выращенные с внесением микроэлементов в дозе 1 ПДК, наблюдали слабо выраженные метаболические изменения, а также проявления гепатотокси- ческого и нефротоксического действия элементов. Корма, выращенные с применением Cd в дозе 2 ПДК, оказывают выраженное гепатотоксическое и нефротоксическое действие, что связано с нарушением структуры и целостности мембран клеток печени и почек, метаболи- ческими нарушениями этих органов и как следствие, в организме в целом (Синдирева, Гоно- хова, 2010). Одним из перспективных направлений работы по оценке степени реакции всей систе- мы клеточного метаболизма у организмов под влиянием отдельных микроэлементов, явля- ется изучение процессов перекисного окисления липидов. Они постоянно протекают в живой клетке при ее нормальной жизнедеятельности и являются «откликом» на окислительный стресс, возникающий при изменении условий окружающей среды (Зайко и др., 2011). В связи с этим, с целью установления молекулярных механизмов интоксикации кадмием и цинком, нами были проведены исследования, характеризующие состояние энергетического обмена в крови и перекисного окисления липидов в печени, почках и эритроцитах животных (табл. 3, 4). Из представленных в таблице 3 данных следует, что в организме крыс группы «Cd 2 ПДК» развивается явление гемической и, возможно, тканевой гипоксии, о чем свидетель- ствует снижение в крови содержания эритроцитов и гемоглобина соответственно на 13.1 и 8.4 % по сравнению с контролем. Наши данные согласуются с данными других исследовате- лей (Лужникова, Костомарова, 1989), показывающими, что соединения кадмия оказывают деструктивное действие на эритроциты. Сформировавшаяся гипоксия тормозит генерацию АТФ в реакциях аэробиолиза, что приводит к компенсаторной интенсификации анаэробного гликолиза. Об этом свидетель- ствует увеличение на 58.6 % (р<0.001) по сравнению с контролем концентрации молочной кислоты. Глюкоза в недостаточной степени поступает в клетки, что обусловливает повы- шенную потребность в данном моносахариде. Это приводит к усиленному распаду гликогена в печени с последующим выходом глюкозы в кровь. При этом содержание глюкозы в крови крыс групп «Cd 2ПДК» превышает уровень контроля на 43.9 % . Таблица 3 жүктеу/скачать 6.49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|