Тяжелые металлы в окружающей среде
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
жүктеу/скачать 6.49 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ключевые слова
| ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ-ЖИВОТНОЕ А. В. Синдирева Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина г. Омск, Россия Ключевые слова: микроэлементы, почва, растения, животные, нормирование. Представлены основные принципы интеграционной системы нормативов оценки и про- гноза действия ряда микроэлементов в трофических цепях. Исследования проведены в усло- виях Западной Сибири. Изучен микроэлементный статус объектов окружающей среды на примере территории Омской области во всех природно-климатических зонах. С целью нор- мирования содержания и действия микроэлементов в конкретных агроэкологических усло- виях проведены модельные полевые и лабораторные исследования. Разработана динамиче- ская схема взаимодействия химических элементов в системе почва – растения – животные. Объектами исследований являлись: микроэлементы (кадмий, цинк), основные типы почв Омской области, растения кормовых и овощных культур, лабораторные животные – белые беспородные крысы. Полевые опыты были заложены в условиях южной лесостепи Омской на лугово-черноземной почве. Установлен коэффициент интенсивности действия единицы внесенных элементов на содержание их подвижных форм в почве. Изучена микробиологи- ческая активность почвы в условиях антропогенного поступления микроэлементов. При оценке содержания микроэлементов в растениях учитывался, как агрономический (связь урожайности растений с содержанием в микроэлементов), так и санитарно-гигиенический аспекты (качество получаемой продукции и влияние на здоровье человека и животных). Установлены функциональные и структурные преобразования в печени и почках при введе- нии в рацион животных кормов, выращенных на лугово-черноземной почве южной лесосте- 18 19 пи Омской области в условиях моделирования антропогенного поступления кадмия, цинка в почву. Морфологические изменения в печени и почках животных под влиянием токсических доз кадмия и цинка характеризуются дистрофическими, воспалительными и некробиотиче- скими процессами. Степень выраженности структурных изменений в органах животных за- висит от вида элемента, дозы, продолжительности интоксикационного периода. Полученные данные позволили найти критические уровни содержания микроэлементов в кормах, вызы- вающие негативные процессы в органах животных, установить молекулярные механизмы токсического действия исследуемых микроэлементов, а также наметить пути их детоксика- ции. В условиях возрастающей антропогенной нагрузки все большую актуальность приоб- ретают вопросы экологической биогеохимии, сформированные В.И. Вернадским и его по- следователями А.П. Виноградовым, В.В. Ковальским, В.В. Ермаковым. Проблема микро- элементозов человека и животных особенно актуальна в наши дни, что связано с возрастаю- щим антропогенным загрязнением окружающей среды, несбалансированным применением микроэлементов в питании растений, животных и человека. В различных экосистемах в ре- зультате техногенного воздействия возникают территории с избытком таких элементов, как Cd, Ni, Pb, Zn, Cu, As, Hg и др. (Алексеев, 1987; Безель, 2008; Ильин, 1991; Орлова, 2007; Сысо, 2007; Черников, 2000; Шеуджен, 2003; Юрин, 2002; и др.). В то же время для системы почва-растение-животное опасны провинции и с недо- статком химических элементов. Так, для почв многих регионов РФ, в том числе и Западной Сибири, по мнению ряда экспертов, отмечен недостаток микроэлементов: Cu, Zn, Mo, Mn, Se, I и др. (Голубкина, 2011, Ермохин, 2010; Ильин, 1991; Красницкий, 2011; Синдирева, Го- норова, 2010; Синдирева, 2011; Сысо, 2007). В связи с этим должны разрабатываться мероприятия по коррекции недостатка, избытка или дисбаланса микроэлементов в трофических цепях. Залогом успеха при оптимизации применения микроэлементов в пищевых цепях является всесторонний анализ их действия с учетом экологических особенностей произрастания растений, установление математических зависимостей в системе почва–растение–животное с целью осуществления научного прогноза и возможностью предвидеть их благоприятное и токсическое действие. Решение выше перечисленных задач сопряжено с разработкой интегральных показателей нормирования действия химических элементов в системе «почва–растение–животное» с учетом биогеохимической ситуации конкретной экосистемы. Анализируя отечественную и зарубежную литературу по вопросам нормирования со- держания химических элементов в окружающей среде и дальнейшего включения этой ин- формации в систему мероприятий по экологическому мониторингу, мы пришли к выводу, что основные этапы оценки, прогноза и нормирования действия микроэлементов должны выстраиваться по следующей схеме: 1) оценка элементного статуса объектов окружающей среды, сложившегося в регионе под действием природных и антропогенных факторов; 2) прогноз и оценка действия химических элементов на основе моделирования их распростра- нения и поведения в окружающей среде; 3) определение нормативов действия микроэлемен- тов на основе комбинации результатов мониторинга с данными, полученными с применени- ем моделирования; 4) принятие решения о целесообразности, приоритетности и эффективно- сти оздоровительных и природоохранных мероприятий, направленных на оптимизацию мик- роэлементного статуса в системе почва–растение–животное. Цель наших исследований – разработка научно обоснованной интеграционной систе- мы нормативов оценки и прогноза действия ряда микроэлементов в трофических цепях в условиях Западной Сибири. Впервые в условиях Западной Сибири с использованием методов моделирования разработана интеграционная система критериев и параметров действия микроэлементов (в частности, Cd, Ni, Zn, Se, I, Pb, Cr и др.) в системе почва-растение-животное, позволяющая 18 19 пи Омской области в условиях моделирования антропогенного поступления кадмия, цинка в почву. Морфологические изменения в печени и почках животных под влиянием токсических доз кадмия и цинка характеризуются дистрофическими, воспалительными и некробиотиче- скими процессами. Степень выраженности структурных изменений в органах животных за- висит от вида элемента, дозы, продолжительности интоксикационного периода. Полученные данные позволили найти критические уровни содержания микроэлементов в кормах, вызы- вающие негативные процессы в органах животных, установить молекулярные механизмы токсического действия исследуемых микроэлементов, а также наметить пути их детоксика- ции. В условиях возрастающей антропогенной нагрузки все большую актуальность приоб- ретают вопросы экологической биогеохимии, сформированные В.И. Вернадским и его по- следователями А.П. Виноградовым, В.В. Ковальским, В.В. Ермаковым. Проблема микро- элементозов человека и животных особенно актуальна в наши дни, что связано с возрастаю- щим антропогенным загрязнением окружающей среды, несбалансированным применением микроэлементов в питании растений, животных и человека. В различных экосистемах в ре- зультате техногенного воздействия возникают территории с избытком таких элементов, как Cd, Ni, Pb, Zn, Cu, As, Hg и др. (Алексеев, 1987; Безель, 2008; Ильин, 1991; Орлова, 2007; Сысо, 2007; Черников, 2000; Шеуджен, 2003; Юрин, 2002; и др.). В то же время для системы почва-растение-животное опасны провинции и с недо- статком химических элементов. Так, для почв многих регионов РФ, в том числе и Западной Сибири, по мнению ряда экспертов, отмечен недостаток микроэлементов: Cu, Zn, Mo, Mn, Se, I и др. (Голубкина, 2011, Ермохин, 2010; Ильин, 1991; Красницкий, 2011; Синдирева, Го- норова, 2010; Синдирева, 2011; Сысо, 2007). В связи с этим должны разрабатываться мероприятия по коррекции недостатка, избытка или дисбаланса микроэлементов в трофических цепях. Залогом успеха при оптимизации применения микроэлементов в пищевых цепях является всесторонний анализ их действия с учетом экологических особенностей произрастания растений, установление математических зависимостей в системе почва–растение–животное с целью осуществления научного прогноза и возможностью предвидеть их благоприятное и токсическое действие. Решение выше перечисленных задач сопряжено с разработкой интегральных показателей нормирования действия химических элементов в системе «почва–растение–животное» с учетом биогеохимической ситуации конкретной экосистемы. Анализируя отечественную и зарубежную литературу по вопросам нормирования со- держания химических элементов в окружающей среде и дальнейшего включения этой ин- формации в систему мероприятий по экологическому мониторингу, мы пришли к выводу, что основные этапы оценки, прогноза и нормирования действия микроэлементов должны выстраиваться по следующей схеме: 1) оценка элементного статуса объектов окружающей среды, сложившегося в регионе под действием природных и антропогенных факторов; 2) прогноз и оценка действия химических элементов на основе моделирования их распростра- нения и поведения в окружающей среде; 3) определение нормативов действия микроэлемен- тов на основе комбинации результатов мониторинга с данными, полученными с применени- ем моделирования; 4) принятие решения о целесообразности, приоритетности и эффективно- сти оздоровительных и природоохранных мероприятий, направленных на оптимизацию мик- роэлементного статуса в системе почва–растение–животное. Цель наших исследований – разработка научно обоснованной интеграционной систе- мы нормативов оценки и прогноза действия ряда микроэлементов в трофических цепях в условиях Западной Сибири. Впервые в условиях Западной Сибири с использованием методов моделирования разработана интеграционная система критериев и параметров действия микроэлементов (в частности, Cd, Ni, Zn, Se, I, Pb, Cr и др.) в системе почва-растение-животное, позволяющая учитывать разные цели нормирования с учетом экологических, агрохимических, биохимических, токсикологических показателей. В данной статье обсуждаются результаты исследований по комплексной оценке дей- ствия микроэлементов на примере кадмия и цинка в системе почва-растение-животное в условиях южной лесостепи Западной Сибири (в частности, Омской области). Одним из основных и первостепенных основ для определения критериев и параметров действия микроэлементов является оценка их фактического содержания в почве, растениях, организме животных и человека (рис. 1) (Синдирева, Гонорова, 2010; Синдирева и др., 2012). В связи с этим в рамках данного направления дана оценка микроэлементного статуса объек- тов окружающей среды для конкретного региона. Данные исследования являются научным обоснованием для постановки модельных экспериментов с целью оценки и прогноза действия микроэлементов в системе почва- растение-животное. Для первого этапа – оценки микроэлементного статуса объектов окружающей среды территории Омской области во всех природно-климатических зонах на основных типах почв системно были отобраны пробы почв и произрастающих на них растений. Для анализа гео- химических особенностей распределения микроэлементов (Cd, Zn) в системе почва-растение использовали собственные исследования и данные ЦАС «Омский» (Ермохин и др., 2010). Среднее содержание микроэлементов в почве, мг/кг Валовое Подвижных форм Корреляционная взаимосвязь Гумус, рН, физическая глина, сумма поглощенных оснований, содержание других хи- мических элементов жүктеу/скачать 6.49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|