860

long way to the top. Plant Science 190:24-39.

52.Stewart C.P., Dewey K.G., Ashorn P. (2010) The undernutrition epidemic: an urgent health priority. Lancet 375:282-282.

53.Suha O.A., Abdalla A.W.H., Osman M.A., Inoue T., Ping A., Babiker E.E. (2015) Effect of Different Levels of Micronutrients Fertilizer on Protein and Basic and Acidic Amino Acids Contents of Grains of Sorghum Cultivars. Tarim Bilimleri Dergisi-Journal of Agricultural Sciences 21:159-166.

54.Tan S., Han R., Li P., Yang G., Li S., Zhang P., Wang W.B., Zhao W.Z., Yin L.P. (2015) Overexpression of the MxIRT1 gene increases iron and zinc content in rice seeds. Transgenic Research 24:109-122.

55.Tapiero H., Tew K.D. (2003) Trace elements in human physiology and pathology: zinc and metallothioneins. Biomedicine & Pharmacotherapy 57:399-411.

56.Terada N., Lucas J.J., Gelfand E.W. (1991) Differential Regulation of the Tumor Suppressor Molecules, Retinoblastoma Susceptibility Gene-Product (Rb) and P53, during Cell-Cycle Progression of Normal Human T-Cells. Journal of Immunology 147:698-704.

57.Velu G., Ortiz-Monasterio I., Cakmak I., Hao Y., Singh R.P. (2014) Biofortification strategies to increase grain zinc and iron concentrations in wheat. Journal of Cereal Science 59:365-372.

58.Vigani G. (2012) Discovering the role of mitochondria in the iron deficiency-induced metabolic responses of plants. Journal of Plant Physiology 169:1-11.

59.Wei Y.Y., Shohag M.J.I., Yang X.E., Zhang Y.B. (2012) Effects of Foliar Iron Application on Iron Concentration in Polished Rice Grain and Its Bioavailability. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60:11433-11439.

60.Welch R.M., Graham R.D. (2004) Breeding for micronutrients in staple food crops from a human nutrition perspective. Journal of Experimental Botany 55:353-364.

61.White P.J., Broadley M.R. (2009) Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets - iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytologist 182:49-84.

62.WHO. (2011) Micronutrient deficiencies: iron deficiency anemia, World Health Organization.

63.Yu Y., Kovacevic Z., Richardson D.R. (2007) Tuning cell cycle regulation with an iron key. Cell Cycle 6:1982-1994.

64.Zhang Y.Q., Pang L.L., Yan P., Liu D.Y., Zhang W., Yost R., Zhang F.S., Zou C.Q. (2013) Zinc fertilizer placement affects zinc content in maize plant. Plant and Soil 372:81-92.

65.Zhao F.J., McGrath S.P. (2009) Biofortification and phytoremediation. Current Opinion in Plant Biology 12:373-380.

171

ЭКОЛОГИЯ

УДК 625.7 : 57.012

М.А. Алѐшин, канд. с.-х. наук, доцент А.В. Кузнецова, А.С. Мещурова, М.А. Тотьмянина,

И.И. Збруева, канд. с.-х. наук, доцент ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УРБАНОЗЕМОВ ПРИ ТРАНСФОРМАЦИИ

В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ

Аннотация. В работе представлены результаты экологического мониторинга физико-химических и агрохимических свойств городских почв на участках территории дорожной сети 3-х центральных административных районов города Перми (Дзержинский – Ленинский – Свердловский).

Ключевые слова: урбаноземы, трансформация свойств, кислотность почвы, сумма обменных оснований

Aleshin Matvey, Kuznetsova Anastasia

Meshurova Alexandra,Totmianina Maria

Zbrueva Ilusa

Perm State Agro-Technological University, Perm, Russia

CHANGE OF PHYSICO-CHEMICAL AND AGROCHEMICAL PROPERTIES OF URBANOZEM TRANSFORMATION IN URBAN ENVIRONMENTS

Abstract. The paper presents the results of environmental monitoring of physicochemical and agrochemical properties of urban soils in the areas of the road network of 3 Central administrative districts of the city of Perm (Dzerzhinsky - Leninsky – Sverdlovsky).

Keywords: urbanozems, transformation of properties, soil acidity, sum of exchange bases

Введение. Одним из наиболее часто встречающихся направлений трансформации городских почв является изменение их уровня кислотности. Как правило, при рассмотрении этого явления наибольшее беспокойство вызывает антропогенное подкисление, влекущее за собой целый ряд неблагоприятных последствий: снижение биологической активности почв, увеличение подвижности ряда элемен-

172

тов, являющихся токсичными для растений (алюминий, группа тяжелых металлов), ухудшение питательного и гумусового режима. Однако, в условиях города значительно большего внимания заслуживает антропогенное подщелачивание почвенного покрова.

Изменение реакции среды в сторону подщелачивания может оказывать диаметрально противоположное влияние на общую экологическую обстановку и может быть рассмотрено с двух сторон.

Положительным моментом является увеличение значения рН для почв подзолистого или лесного ряда, для которых характерно низкое значение данного показателя. При умеренной нейтрализации происходит улучшение целого блока агрохимических свойств почв – оптимизируется ряд микробиологических характеристик, положительно влияющих на гумусное состояние, с подщелачивающими компонентами в почву попадают макро- и микроэлементы питания. Для большинства растений, формирующих древесный и травянистый покров зеленых зон города, оптимальный диапазон кислотности лежит в слабокислой и нейтральной зонах, соответственно, подщелачивание способствует повышению их биологической продуктивности и поступлению в почву органических соединений с опадом и отпадом. Снижается подвижность большинства токсичных элементов (свинца, цинка, меди, никеля, алюминия и других) за счет образования и снижения растворимости малоподвижных солей и соединений. Некоторые ионы (кальций, магний, калий), поступающих в почву с подщелачивающими агентами, являясь антагонистами для тяжелых металлов, снижают их поступление в растения. Обогащение почвы соединениями кальция и магния положительно влияет на структуру почвы.

Отрицательным моментом подщелачивания может быть повышение значений рНKCl до уровня, превышающего верхнюю границу толерантности растений, что в ряде случаев вызывает ухудшение их состояния и, в некоторых случаях, гибель. Формирование кислотно-щелочного геохимического барьера на пути миграции тяжелых металлов, помимо положительного эффекта (снижения их подвижности и возможности попадания в растения), способствует образованию их гипераккумуляций и повышению опасности вторичного загрязнения сопредельных сред при выдувании и распылении почв, что часто происходит при деградации почв в результате вытаптывания, лишения растительного покрова, механического нарушения при строительстве и воздействия техники [3].

Таким образом, целью наших исследований являлась оценка антропогенного воздействия на физико-химические характеристики городских почв с учетом их расположения относительно эксплуатационных категорий автомобильных дорог общего пользования и уровней их содержания в городе Перми.

Методика. Объектом исследования в рамках экологического мониторинга выступили 3-и центральных административных районах города (Дзержинский – Ленинский – Свердловский). Содержание загрязняющих веществ в составе земля-

173

ного полотна обочин дорог определялось на 3 категориях улиц, выделенных на основании решения Пермской городской Думы от 26.02.2008 № 38 (ред. от 26.08.2014) "Об утверждении эксплуатационных категорий и уровней содержания автомобильных дорог общего пользования местного значения города Перми». Для этого был спланирован ежегодный 2-х разовый отбор образцов (начало и окончание зимнего содержания дорог) на закрепленных участках, испытывающих наибольшую антропогенную нагрузку посредством автомобильного транспорта и сопряженной дорожной инфраструктуры.

Результаты исследований по изменению реакции среды за период 20162018 гг. представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Величина обменной кислотности урбанозѐмов обочин дорог по категориям улиц 3-х административных районов г. Пермь (2016-2018 гг.)

В целом значение рНKCl почв на исследуемых участках территории дорожной сети варьирует в весьма узких пределах – от близкого к нейтральной (5,98) до щелочного (7,56) диапазона. Варьирование показателя по площадкам за 2016-2018 гг. составила в среднем 0,2-0,4 единицы рН. Более высокая контрастность по данному показателю характерна для первой категории улиц в Дзержинском районе, где участки с нейтральной реакцией среды (ул. Петропавловская) примыкают к территориям, имеющим близкую к нейтральной реакцию среды (ул. Луначарского). Однако основной тенденцией изменения данного показателя является его смещение в нейтральную зону. Основная часть исследуемой территории, в соответствии с общепринятой градацией, имеет нейтральную реакцию среды (более 6,0), переходящую в слабощелочную (7,5-8,0) – более 95% всей территории.

Выводы, характеризующие особенности трансформации кислотноосновных характеристик городских почв могут быть сделаны на основе анализа распределения показателя (рис. 2).

174

Рисунок 2. Характер распределения по реакции среды (рНKCl) урбаноземов обочин дорог по категориям улиц 3-х административных районов г. Пермь (2018 г.)

Как видно из рисунка 2, приведенное распределение отличается явной асимметрией, связанной с преобладанием значений показателя, находящихся в диапазоне 6,51-7,50 единиц рН. На долю данного диапазона приходится 62 значения (86,1% от общего количества). Встречаемость показателей, находящихся в других диапазонах, значительно ниже. Данное соотношение свидетельствует о значительной техногенной нагрузке на почвы центральных районов г. Перми.

В то же время можно отметить, что низкая кислотность (менее 5,5 единиц рН), что свойственно почвам данной почвенно-климатической зоны, не встречается на участках обследованной территории, что также подтверждает ярко выраженное техногенное воздействие.

По данным ряда отечественных авторов [1, 2], в пределах городской черты массивы с реакцией среды, относящейся по существующей градации к очень сильнокислым и сильнокислым, имеют довольно ограниченное распространение. Они приурочены в основном к участкам на границе селитебных районов с естественным ландшафтом, практически не трансформированным застройкой и другой хозяйственной деятельностью. Почвенные массивы со среднекислой реакцией среды встречаются также на окраинах, в парковых и лесопарковых зонах.

Рисунок 3. Величина гидролитической кислотности урбанозѐмов обочин дорог по категориям улиц 3-х административных районов г. Перми (2016-2018 гг.)

175

Данные мониторинга по величине обменной кислотности можно подтвердить результатами исследований величины гидролитической кислотности, которые наглядно представлены на рисунке 3.

В целом значение Нг почв на исследуемых участках территории дорожной сети варьирует в более широких пределах, нежели рНKCl. В отличие от обменной кислотности, кислотность гидролитическая – это более общая форма почвенной кислотности, обусловленная катионами водорода и алюминия более тесно связанными с почвенно-поглощающим комплексом. В связи с этим изменения величин данного показателя происходят более медленно.

Снижение данного вида кислотности преобладает над ростом, однако последний выглядит более внушительным – 2,5…3,0 мг-экв. / 100 г почвы на участках по ул. Ленина и ул. Швецова. Более высокая контрастность по данному показателю характерна для второй категории улиц в Свердловском районе, где участки с нейтральной реакцией среды (ул. П. Осипенко) примыкают к территориям, имеющим слабокислую реакцию среды (ул. Швецова). Основной тенденцией изменения данного показателя, является его смещение в близкую к нейтральной зону. Основная часть исследуемой территории, в соответствии с общепринятой градацией, имеет нейтральную реакцию среды (≤ 2,0) – 87,5% всей территории.

Кроме показателей определяющих кислотную составляющую почвенного раствора, исследования были направлены на изучение количества компонентов (Са2+, Mg2+, Na+, K+), слагающих почвенно-поглощающий комплекс. Подробные результаты наглядно представлены на рисунке 4.

Рисунок 4. Величина суммы обменных оснований урбанозѐмов обочин дорог по категориям улиц 3-х административных районов г. Перми (2016-2018 гг.)

В целом, значение показателя суммы обменных оснований (S) почв на исследуемых участках территории дорожной сети варьирует в весьма не значительных пределах, ограничиваясь дрейфом в 10-12 мг-экв. / 100 г почвы. Большинство

176

территорий характеризуется величиной превышающей 35,0 мг-экв. / 100 г почвы, что является очень высоким уровнем признака. Отмеченное положение подтверждает результаты, полученные по величине гидролитической кислотности, имея с данным показателем обратно пропорциональную связь. Сложившаяся ситуация обусловлена привносом карбонатной пыли, карбонатного строительного мусора и противогололедных реагентов, которые в своем большинстве представлены солями щелочных (Na, K), и щелочноземельных (Са, Mg) металлов, формируя карбонатную буферную систему почвы, препятствующую дальнейшему подщелачиванию.

Отсутствие контрастности по данному показателю по категориям улиц и между районами, указывает на устойчивость данного показателя и сформированность самой буферной системы почв, на которую оказывается постоянное и планомерное антропогенное воздействие в условиях городской среды.

Выводы. В заключении можно отметить следующее. Наличие антропогенного воздействия в пределах 3-х центральных административных районов города вызывает подщелачивание почв. Реакция среды редко выходит за пределы близкого к нейтральному и нейтрального диапазона, поскольку это воздействие связано преимущественно с привносом карбонатной пыли, строительного мусора и противогололедных реагентов, которые формируют карбонатную буферную систему почвы, препятствующую дальнейшему подщелачиванию.

Изменения величин показателя гидролитической кислотности происходят посредством смещения в диапазон с близкой к нейтральной. Основная часть исследуемой территории (87,5%), в соответствии с общепринятой градацией, имеет нейтральную реакцию среды (≤ 2,0 мг-экв. / 100 г почвы).

Согласно показателя суммы обменных оснований следует отметить отсутствие контрастности в значениях по категориям улиц и между районами, что указывает на устойчивость данного показателя и сформированность самой буферной системы почв городских территорий.

Литература

1.Бухарина И.Л. Состояние насаждений и их роль в экологической оптимизации среды крупного промышленного центра (на примере г. Ижевска) // Проблемы региональной экологии, 2008. №5. С. 106-114.

2.Гришина Е.П. Оценка состояния почвы и растительности в зоне влияния автомобильного транспорта в г. Владимире / Е.П. Гришина, В.Б. Тюлина/ Экология речных бассейнов: Труды 3-й Междунар. науч.-практ. конф. – Владимир: ВГУ, 2005. С. 356-359.

3.Дабахов М.В. Экологическая оценка почв урбанизированных ландшафтов // М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова, В.И. Титова / Нижегородская гос. с.-х. академия. – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2015. – 305 с.

177

УДК 504.05

М.В. Антипьева, кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия Т.Д. Карнажицкая, кандидат биологических наук,

зав. лабораторией ФБУН ФНЦ Медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, г. Пермь, Россия

СКРИНИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБНАРУЖЕНИЮ ФТАЛАТОВ В РАСТИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ

Аннотация. Производство и применение полимерных материалов в современном обществе достаточно широко. В их состав входят фталаты, которые не связаны с полимерами и свободно мигрируют в окружающую среду: воду, воздух, почву, пищевые продукты, накапливаются, и тем самым могут оказывать негативные последствия.

Ключевые слова: полимерные материалы, фталаты, растения, опасные соединения

Marina ANTIPEVA

Perm State Agro-Technological University, Perm, Russia Tatyana Karnazhiskaya

FBSI ―Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management

Technologies‖, Perm, Russia

SCREENING TESTS FOR THE DETECTION OF PHTHALATES

IN PLANT MATERIAL

Abstract. Production and application of polymeric materials in modern society is quite wide. They are composed of phthalates that are not associated with polymers and freely migrate into the environment: water, air, soil, food, accumulate, and thus can have negative consequences.

Keywords: polymeric materials, phthalates, plants, hazardous compounds

Начиная с 50-х годов прошлого века в Европе и США, и с конца 80-х годов в нашей стране, началось активное производство и применение полимерных материалов. Полимерные материалы используются абсолютно во всех сферах жизни человека, это и строительство, и сельское хозяйство, медицина, текстильная и легкая промышленность, пищевая промышленность и т.д. Использование полимеров в производстве товаров дало новый толчок их развития и применения, придало им положительные свойства, которые особенно ценны для потребителей. Это и продление сроков эксплуатации, и удобство использования, привлекательный

178

внешний вид, огромное разнообразие.

Всостав любого полимерного материала помимо полимера, произведенного из определенных мономеров путем полимеризации или поликонденсации, также входят остаточные мономеры и вспомогательные технологические вещества и добавки: стабилизаторы, пластификаторы, и т.д., обеспечивающие устойчивость и заданные функциональные свойства. Большинство из них не имеют прочных химических связей с молекулами полимера и относительно легко могут мигрировать из материала в объекты контактной среды и воздух. [1].

Впроизводстве полимерных материалов в качестве пластификаторов широко применяются фталаты, которые придают прочность, гибкость, мягкость, и эластичность изделиям. Фталаты это синтетические соединения, представляют собой сложные эфиры о-фталевой кислоты со спиртами. В производстве пластмасс используют следующие фталаты: диметилфталат (ДМФ), диэтилфталат (ДЭФ), ди-н-бутилфталат (ДБФ), бутилбензилфталат (ББФ), ди(2-этилгексил)фталат (ДЭГФ), ди-н-гексилфталат (ДГФ), дицзодецилфталат (ДИДФ) и другие. [7].

Несмотря на удобство применения полимеров, огромного количества их положительных качеств, мы не обращаем внимания и не задумываемся о вреде, который они нам могут принести и приносят. Согласно последним исследованиям фталаты присутствуют практически везде: в воде и почве, в морских экосистемах, в воздухе помещений и в пыли помещений. Фталаты также присутствуют в пище, поступая туда при контакте с упаковочным материалом, особенно много фталатов в молочной продукции. Фталаты вызывают заболевания верхних дыхательных путей, гормональные нарушения, обладают эмбриотоксическим действием [6, 9]. Одним из часто встречающихся и самых опасных фталатов является ди(2-этилгексил)фталат (ДЭГФ). Это вещество признано канцерогеном, вызывающим раковые заболевания [1].

Неотъемлемой частью современного сельского хозяйства является использование поливинилхлорида (ПВХ) в качестве укрывного материала и пленки для теплиц. В состав ПВХ входят фталаты на 60-80%. Как в почве, так и в выращиваемых растениях были обнаружены различные виды фталатов [8].

Цель данного исследования – обнаружение фталатов в растительном материале, произрастающем в зоне влияния химического предприятия, находящегося

вчерте города.

Химическое предприятие выпускает два основных вида продукции: фталевый ангидрид (ФА) и диоктилфталат (ДОФ) [4]. Диоктилфталат (ДОФ) также встречается под обозначением ди(2-этилгексил)фталат (ДЭГФ). Диоктилфталат (ДОФ), один из наиболее известных пластификаторов, применим в виде вязкой маслянистой жидкости, абсолютно не имеющую цвета, но обладающую отличной степенью растворимости в органических веществах. Получают путем этерификации фталевого ангидрида с добавлением октанола. [5]. Согласно ГОСТ 8728-88 эфиры о-фталевой кислоты по воздействию на организм относятся ко 2-му классу опасности [2].

Материалы и методы. Сбор растительного материала производился осенью

179

2017 года в районе санитарно-защитной зоны на расстоянии 100 - 200 м от предприятия. Анализу подвергались различные части растений, которые наиболее хорошо сохранились на момент сбора материала. Это растения семейства Бобовые

(Fabaceae): Люцерна серповидная (Medicago falcata), Клевер средний (Trifolium medium), семейства Сложноцветные (Asteraceae): Бодяг полевой (Cirsium arvense), Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium), Полынь обыкновенная

(Artemisia vulgaris).

Анализ растительного материала по определению сложных эфиров фталевой кислоты проводился на базе лаборатории жидкостной хроматографии ФБУН ФНЦ Медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, г. Пермь. Навеску растений гомогенизировали, добавляли 18-20 мл дистиллированной воды, перемешивали, оставляли на 2часа. Для экстрагирования фталатов в пробу добавляли 2 мл гексана, после расслоения отбирали верхний гексановый слой и смешивали с 1 мл ацетонитрила. На дальнейший анализ отбирали ацетонитрил. Химический анализ фталатов в пробах растений и почве проводили на жидкостном хроматографе Agilent 1200 с диодноматричным детектором. Для идентификации использовали 12 стандартных образцов фталатов (про-

изводство Sigma Aldrich).

Результаты и обсуждения.

Во всех исследуемых образцах растительного материала и почвы были обнаружены различные эфиры фталевой кислоты. В таблице представлены результаты определения фталатов в исследуемых образцах.

Таблица 1

Содержания фталатов в растительном материале и почве, мг/кг

*Примечание: ДМФ - диметилфталат, ДМТФ - диметилтерефталат, ДЭФ – диэтилфталат, ДЭТФ – диэтилтерефталат, ДПрФ - дипропилфталат, ДиБФ - диизобутилфталат, ДБФ - дибутилфталат, ББФ - бензилбутилфталат, ДГепФ -дигептилфталат , ДЭГФ - ди(2-этилгексил)фталат, ДнОФ –ди-н-октилфталат , ДнНФ – ди-н-нонилфталат.

180