facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УРАНА В ЛИШАЙНИКАХ – КАК ОБЪЕКТАХ ЕСТЕСТВЕННОЙ БИОАККУМУЛЯЦИИ ДОННОГО ЭЛЕМЕНТА.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УРАНА В ЛИШАЙНИКАХ – КАК ОБЪЕКТАХ ЕСТЕСТВЕННОЙ БИОАККУМУЛЯЦИИ ДОННОГО ЭЛЕМЕНТА.
Andrei Poludin, аспирант

Серафима Левина, кандидат химических наук, доктор биологических наук, профессор

Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, Россия

Участник конференции

Исследование посвящено анализу накопления урана в почвах и лишайниках. Показаны особенности  содержания и распределения урана в растительности и почвах исследуемой территории.

Ключевые слова: долгоживущие радионуклиды, уран,  почвы, лишайники.

Research is devoted tothe analysis of the accumulation of uranium in soils and lichens. The features of the content and distribution of uranium in vegetation and soils study area.

Keywords: long-lived radionuclides, uranium, soil lichens.

 

Радиоэкологическая обстановка на Урале неоднородна и в ряде районов весьма неблагоприятна. Это неблагополучие вызвано как естественной геологической средой, так и антропогенной деятельностью человека. В настоящей работе приводятся результаты определения экологически значимых форм содержания урана в пробах почв и лишайников приозерных террас водоемов Синара и Иткуль.

Целью данной работы является исследование накопления, распределения  урана в почвах и лишайниках  северной лесостепи Челябинской области.

Задачами исследования являются определение общего содержания урана в лишайниках, а также определение урана в пробах почв супераквальных и трансэллювиальных ландшафтов гидроморфных и полугидроморфных почв озерных экосистем Иткуль, Синара.

Имеющийся материал позволяет предполагать, что чем более просто организовано растение, тем энергичнее оно поглощает уран. Так, Гаузе отметил, что семена высших растений значительно более чувствительны к ядовитому действию солей урана, чем мик­роорганизмы. В работах У. И. Моисеенко (1959) отмечено, что мхи содержат в золе больше  урана,   чем  высшие  растения.  

В отличие от таких элементов как азот, фосфор и калий, геохимия урана в зоне гипергенеза определяется не биогенной, а водной миграцией. Причина этого явления не в малой подвижности урана, поскольку он образует многочисленные растворимые соеди­нения в зоне гипергенеза. Так, например, фосфор значительно менее подвижен в природных водах и почвах, чем уран, но он активно поглощается всеми организмами. Главная причина низкой концентрации урана в живом ве­ществе, заключается в его ядовитости для живых орга­низмов. Растворимость его соединений играет скорее отрицатель­ную, чем положительную роль. [1]

В этой связи лишайники представляют особый интерес как элемент, способствующий биоаккумуляции урана в объектах окружающий среды, а так же как индикатор антропогенной деятельности человека.  В случае если коэффициент накопления (КН 1) меньше единицы, то поступление урана преимущественно из почвы, а если больше, то кроме поступления в лишайники урана из почвы, имеет место  осаждение урана  из  атмосферы.[2] 

Методика исследования

Методика  полевых  работ  предусматривала  отбор  образцов лишайников на  пробной площади 100м2  в однородных ландшафтных и  геоморфологических условиях. Так же проводились исследования содержания урана в почве. Отбор проб производился  верхних 5 см  поверхности.            В лабораторных условиях очищенные от посторонних примесей слоевища лишайников промывали в дистиллированной воде и подвергали сушке при температуре 110 °С. Из просушенного материала брали навеску 1,0  г,  которую  подвергали  озолению при температуре 6000С. Содержание урана в пробе определяли с помощью спектрофотометра, с использованием ТБФ и арсеназо III. [18]  Данный метод характеризуется достаточной  чувствительностью для проведения анализов объектов окружающей среды.           Для оценки накопления урана в трофических цепях рассчитывались коэффициенты накопления в системе лишайник – субстрат (КН 1) и лишайник – почва(КН 2). [3]

Материалы исследований

Исследования проводились в 2011 году, на территории Челябинской области. Место отбора проб – берега озера Синара  и озера Иткуль. Данная территория, в рамках административно – территориального деления относится к Каслинскому району Челябинской области, а с точки зрения зонального деления – к  северу лесостепной зоны. [6]

Учитывая, что данная территория – является зоной влияния ФГУП РФЯЦ – ВНИИТФ, проводящего выбросы урана [7]  при аэродинамических испытаниях, данная работа представляется весьма актуальной, даже не смотря на сложности, вызванные моделированием разовых выбросов при проведении взрывных экспериментов, а так же сложностью обнаружения линейной зависимости между содержанием урана в воздухе  и лишайниках. [8]

На  основе  анализа  расположения  основных  источников  загрязнения  атмосферы, автоматизированных  станций  по  контролю  качества  воздуха  и  наличия местообитаний,  необходимых  для  произрастания  эпифитов,  выбраны  районы сбора лишайников, являющиеся крупными  зелёными массивами, удалёнными от автомобильных дорог и выбросов ТЭЦ.   Помимо проб лишайников отбиралась пробы древесины и 5 сантиметрового слоя почвы. 

Для сравнения отобраны пробы на среднерусской равнине - пос. Дьячево, Кинешемского района, Ивановской области. Территория характеризуется минимальным воздействием промышленных предприятий.

 

Результаты и обсуждение.

Полученные экспериментальные данные по накоплению урана в лишайниках приведены в таблицах 1,2,3 и рис. 1.

Таблица 1 - Содержание урана в пробах лишайников, отобранных в районе
г. Снежинска, на водосборной территории оз. Иткуль.

Наименование

образца

Содержание

урана

(мг/кг)

КН 1

КН 2

Наименование

образца

Содержание

урана

(мг/кг)

КН 1

КН 2

1

Hypogymnia physodes, отобран на камне

20,58 ±4,52

-

-

6.5

Cladonia ochrochlora, отобран на сосне

25,06 ±4,48

10,27

1,22

2

Cladonia ochrochlora, отобран на камне

23,89 ±5,24

-

-

6.6

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

0,60 ±0,14

0,25

0,03

3

Parmelia sulcata, отобран на камне

136,28 ±46,33

-

-

6.7

Cladonia digitata, отобран на сосне

4,04 ±1,32

1,66

0,20

4

Parmelia saxatilis, отобран на камне

24,54 ±5,38

-

-

6.8

Cladonia cenotea, отобран на сосне

1,79 ±0,37

0,73

0,09

5

P?nus sylv?stris

0,73 ±0,22

-

0,04

6,9

Parmeliopsisambigua, отобран на сосне

2,16 ±0,45

0,89

0,11

5.1

Hypogymnia physodes, отобран на сосне

24,89 ±5,21

34,10

1,21

6,10

Parmelia sulcata, отобран на сосне

92,72 ±19,25

38,00

4,51

5.2

Cladonia botrytes, отобран на сосне

13,66 ±2,86

18,71

0,66

6,11

Cetraria pinastri,
отобран на сосне

22,05 ±4,38

9,04

1,07

5.3

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

0,33 ±0,02

0,45

0,02

6,12

Cetraria pinastri,
отобран на сосне

27,26 ±5,02

11,17

1,33

5.4

Cetraria pinastri, отобран на сосне

22,38 ±4,92

30,66

1,09

6,13

Cetraria pinastri,
отобран на сосне

25,02 ±4,21

10,25

1,22

6.

P?nus sylv?stris

2,44 ±0,56

 

0,12

6,14

Сeratodon purpureus, отобран на сосне

24,32 ±3,68

9,97

1,18

6.1

Вruoria sp, отобран на сосне

2,66 ±0,53

1,09

0,13

6,15

Cetraria pinastri,
отобран на сосне, в окружении мха

2,02 ±0,42

0,83

0,10

6.2

Hypogymnia physodes, отобран на сосне

21,53 ±5,16

8,82

1,05

7,

Pleurozium schreberi, отобран на сосне

0.80±0,18

0,33

0,04

6.3

Candelariellaconcolor, отобран на сосне

20,77 ±4,64

8,51

1,01

8.

Содержание в почве

20,14 ±5,32

 

 

6.4

Cladonia gracilis, отобран на сосне

23,21 ±5,10

9,51

1,13

 

 

 

 

 

 

Содержание урана в лишайниках, отобранных на водосборной территории оз. Иткуль находится в диапазоне от 0,33 до 136 мг/кг. Наибольшее содержание урана наблюдается у вида  Parmelia sulcata, отобранного как на дереве, так и на камне. Накопление урана древесной растительностью не наблюдается.

Таблица 2 - Содержание урана в лишайниках, отобранных в
районе г. Снежинска, водосборной территории оз. Синара.

Наименование образца

Содержание

урана

(мг/кг)

КН 1

КН 2

Наименование образца

Содержание

урана

(мг/кг)

КН 1

КН 2

1.

P?nus sylv?stris

2,86 ± 0,63

-

0,28

2.5

Cladonia cenotea,
отобран на камне

3,26 ±0,78

2,88

0,32

1.1

Вruoria sp, отобран на сосне

4,06 ± 1,24

1,42

0,40

2.6

Parmelia sulcata, отобран на сосне

12,71 ±3,17

11,25

1,26

2

P?nus sylv?stris

1,130 ±0,28

-

0,11

2.7

Parmelia saxatilis, отобран на камне

2,15 ±0,58

-

0,21

2.1

Вruoria sp, отобран на сосне

2,86 ± 0,85

2,53

0,28

2.8

Peltigera
polydactylon
,
отобран на сосне

1,63 ±0,34

1,44

0,16

2.2

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

4,21 ± 1,31

3,73

0,42

2.9

Peltigera
polydactylon
,
отобран на сосне

4,31 ±1,28

3,81

0,43

2.3

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

3,09 ±0,83

2,73

0,31

2.10

Peltigera canina, отобран на сосне

2,64 ±0,63

2,34

0,26

2.4

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

5,94 ±1,31

5,26

0,59

3.

Содержание
в почве

10,05 ±2,45

 

 

 

Содержание урана в лишайниках, отобранных в районе  водосборной территории оз. Синара находится в диапазоне от 1,130 до 13 мг/кг. Коэффициент накопления во всех случаях > 1. Наибольшее содержание урана содержится в Parmelia sulcata. Содержание урана значительно  превышает средние  фоновое значения, отмеченное в литературе и соответствующие около 2 мг / кг (НКРЗ 1984). [10]

Таблица 3 - Содержание урана в лишайниках, отобранных в
районе пос. Дьячево, водосборной территории р.Волга.

 №

Наименование
образца

Содержание
 урана
(мг/кг)

КН 1

КН 2

 №

Наименование образца

Содержание
урана
(мг/кг)

КН 1

КН 2

1

Вruoria sp, отобран на сосне

0.056 ± 0,02

0,03

0,02

5

Cladonia ochrochlora, отобран на сосне

0,81 ±0,16

0,38

0,36

2

Hypogymnia physodes, отобран на камне

0,45 ± 0,01

-

-

6

Parmelia sulcata, отобран на сосне

3,06 ±0,67

1,42

1,35

3

Cladonia ochrochlora, отобран на сосне

0,50 ± 0,14

0,23

0,22

7

P?nus sylv?stris

2,15 ±0,45

 

0,95

4

Cladonia bacilliformis, отобран на сосне

1,98 ±0,41

0,92

0,87

8

Содержание в почве

2,27 ±0,70

 

 

 

Содержание урана в лишайниках, отобранных на территории в районе пос. Дьячево Кинешемского района, Ивановской области находится в диапазоне от 0,056 до 3 мг/кг. Коэффициент накопления почти во всех случаях < 1. Наибольшее содержание урана содержится в Parmelia sulcata.

                           Рисунок 1 – Содержание урана в лишайниках в зависимости от содержания урана в почве.

Во всех точках отбора проб присутствуют три вида лишайников. На рисунке 1 представлено соотношение содержания урана в лишайниках и содержание урана в почве. Видно, что во всех трёх случаях наибольшее количество урана имеет Cladonia ochrochlora. Количество в ней урана  соотносится с количеством урана в почве.  Cladonia bacilliformis содержит максимальное количество урана при концентрации данного элемента в почве 10 мг/кг и минимально при концентрации 20 мг/кг.  Вruoria sp содержит наибольшее количество урана при 10 мк/кг почвы. Минимальное – 2мг/кг почвы. Это связано с различной радиочувствительностью данных видов лишайников.

Таким образом:

  • 1. Содержание урана в лишайниках зависит от особенностей вида и почвообразовательных процессов. Содержание урана в лишайниках достигает 136мг/кг, а коэффициент накопления (КН1) - 38. 
  • 2.Лишайники (Parmelia sulcata), в большей степени аккумулируют уран скоэффициентами накопления (КН 2) в диапазоне от 1,26 до 4,54.
  • 3. Лишайники, аккумулирующие уран (КН 2) около единицы – это Cetraria pinastri, Сeratodon purpureus, Cladonia ochrochlora, Cladonia gracilis,Candelariellaconcolor, Hypogymnia physodes
  • 4. Слабоаккумулирующие виды лишайников  – это Cladonia bacilliformis, Cladonia cenotea, Сeratodon purpureus, Pleurozium schreberi.
  • 5. Во всех точках отбора проб присутствуют три вида лишайников (Cladonia ochrochlora,Cladonia bacilliformis, Вruoria sp). Во всех трёх случаях наибольшее количество урана имеет Cladonia ochrochlora. Количество в ней урана  соотносится с количеством урана в почве.  Cladonia bacilliformis содержит максимальное количество урана при концентрации данного элемента в почве 10 мг/кг и минимально при концентрации 20 мг/кг.  Вruoria sp содержит наибольшее количество урана при 10 мк/кг почвы. Минимальное – 2мг/кг почвы. Это связано с различной радиочувствительностью данных видов лишайников.
  • 6. Отбор проб древесины не показал какого – либо накопления урана. Содержание урана в коре деревьев почти одинаково. 

Заключение

В работе проведён анализ перераспределения и накопления урана различными видами лишайников, произрастающих на различном субстрате и почве, содержащей различное количество урана. Проведён анализ степени аккумулирования урана лишайниками.

 

Литература:

  1. Виноградов, А.П. Основные черты геохимии урана / А.П.Виноградов. М., 1963
  2. Евлампиева, Е.П. Накопление цинка, меди и свинца лишайником в районе угледобывающего месторождения «Каражира»/ Е.П.Евлампиева, С.М. Понин. Вестник томского государственного университета. Сентябрь 2008.
  3. Гуськова, В.Н. Уран. Радиационно – гигиеническая характеристика / В.Н. Гуськова. М., 1972
  4. ICRP (30-3). Limits for Intakes of Radionuclides by Workes. ISPR Publicftion 30. Part 3 (including addendumtoParts 1 and 3). Ann ICPR 6 (2/3) 1984, Pergamen Press Oxford (Пределы поступоления радионуклидов для работающих с радиоактивными веществами в открытом виде. Публикация 30 МКРЗ. Часть 3. М.:Энергоатомиздат, 1984)
  5. Марей, Н.А. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды. М., 1980
  6. Козаченко, В.П.Обоснование приёмов рационального использования, обработки и мелиорации земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области  /  В.П.Козаченко .Челябинск, 1999
  7. Файзрахманов, Ф.Ф. Исследование концентрации радионуклидов в воздушной среде опытных полей при проведении газодинамических испытаний / Ф.Ф.Файзрахманов, А.Л.Полюдин. Тезисы докладов X сессии отраслевой молодёжной школы – семинара «Промышленная безопасность и экология». Саров2010. Разрешение№ 1984.
  8. Golubev, A.V. Using of lichen as a bio-monitor of atmosphere pollution by uranium / A.V.Golubev, V.N.Golubeva, N.G.Krylov. Environmental Informatics Archives, 2003
Комментарии: 1

Азмаипарашвили Майа Отариевна

Приветствуем. Ваша статья весьма интересна. Нет сомнения, что почва является важным компонентом биогеоценоза и воспринимает те изменения, которые происходят в ней и вообще в биосфере. является ли содержание урана в грибах? Желаю успехов. Maia Azmaiparashvili
Комментарии: 1

Азмаипарашвили Майа Отариевна

Приветствуем. Ваша статья весьма интересна. Нет сомнения, что почва является важным компонентом биогеоценоза и воспринимает те изменения, которые происходят в ней и вообще в биосфере. является ли содержание урана в грибах? Желаю успехов. Maia Azmaiparashvili
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.