Content and accumulation characteristics of the major ore (Zn, Cu, Pb) and mineralization-associated (Cd, Fe, Mn) chemical elements in Medicago falcata growing under technogenic load

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The content, features of accumulation and distribution of ore (Pb, Zn, Cu) and related (Cd, Fe, Mn) chemical elements in the biomass of sickle alfalfa growing in the tailings ponds of Altai Mining and Processing Factory (AMPF) and its surroundings were studied. Trace elements in plant samples, as well as in soil samples and in the upper horizons of soils were determined by atomic absorption on a Quant-2mt spectrometer. It was found that the upper layers of the substrates of the old and new dumps were characterized by an increased content of Zn, Cu, Pb, Cd relative to the approximate permissible concentration (APC) and background. Most alfalfa samples were characterized by an increased Zn content (50–135 mg/kg of dry weight). The content of Cu (6.5–25.9) and Cd (0.061–0.989 mg/kg) was higher than the background, but rarely exceeded foreign standards for forage grasses. In alfalfa from the old AMPF tailings dump the Pb content (11.3–18.5 mg/kg) exceeded its content in alfalfa growing in the new dump (1.5–7.1 mg/kg), although the Pb content in the substrates did not differ significantly. The Fe content in alfalfa varied, as a rule, from 69 to 234 mg/kg, but in an uncultivated landfill it reached 461 mg/kg, which is considered excessive. Manganese content in alfalfa dumps of AMPF and the surrounding area (<39 mg/kg) was recognized as a deficient trace element. The highest concentrations of Zn, Cd, Cu, and Pb in alfalfa roots and in the upper layer of the substrate were determined at a point on the surface of a new dump near a spontaneous landfill, as an example of the combined effects of 2 environmental pollution factors. The high concentrations of Zn and Cd in alfalfa growing on the soil-like substrate of the new reclaimed landfill can be explained by the additional intake of toxins from the surface of the leaf blade from dust deposited on it, as well as the absorption of metals by the roots from the material of the landfill itself, buried under the soil-like ground. The intensive absorption of Fe and Pb by alfalfa in the old landfill is due to the acidic reaction of the substrate medium, which increased the mobility of metals and their accessibility to plants.

Sobre autores

S. Baboshkina

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Email: svetlana@iwep.ru
Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

A. Puzanov

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

S. Balykin

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

A. Saltykov

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

T. Rozhdestvenskaya

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

I. Troshkova

Institute for Water and Environmental Problems of SB of the RAS

Molodezhnaya ul. 1, Barnaul 656038, Russia

Bibliografia

  1. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. London, N.Y.: CRC Press Tailor and Francis Group-Boca Raton, 2011. 534 p.
  2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 140 с.
  3. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Изд. центр “Академия”, 2003. 400 с.
  4. Rucińska-Sobkowiak R. Water relations in plants subjected to heavy metal stresses // Acta Physiol. Plant. 2016. V. 38:257. P. 1–13.
  5. Макарова Е.А., Солдатов С.А. Действие тяжелых металлов на рост и развитие растений люцерны (Mеdiсаgо vаriа t. Martyn) // Изв. Пенз. Гос. пед. ун-та. 2012. № 29. С. 62–68.
  6. Wu P., Chen B., Li R., Li R. Prediction of heavy metal ion distribution and Pb and Zn ion concentrations in the tailing pond area // PLOS ONE. 2024. № 19. P. 1–18.
  7. Пузанов А.В., Бабошкина С.В., Горбачев И.В. Особенности миграции тяжелых металлов в природно-техногенных аномалиях Северо-Западного Алтая // Геохимия. 2012. № 4. С. 393–402.
  8. Атласова Л.Г. Оценка энергетического потенциала местных сортов, перспективных селекционных линий, регенерантов и дикоросов люцерны в условиях долины Средней Лены // Вестн. Мичуринск. ГАУ. 2022. № 4(71). С. 26–29.
  9. Mitov D., Petrovic S., Ranđelovic A., Mrmosanin J., Pavlovic A., Tosic S. Uptake of heavy metals by alfalfa (Medicago sativa L.): pot experiment // 1st Inter. Symp. on biotechnol. Proceedings. 2023. Р. 533–538.
  10. Петрук В.А. Урожайность многолетних трав и травосмесей при разных сроках посева в Западной Сибири // Вестн. НГАУ. 2020. № 1(54). С. 24–32.
  11. Иванова Е.П., Емельянов А.Н. Агроэкологическое испытание различных сортов люцерны в условиях юга Приморского края // Вестн. Алтай. ГАУ. 2024. № 3(233). С. 9–17.
  12. Карнаухова Н.А., Сыева С.Я. Кормовая характеристика и состояние ценопопуляций Medicago falcata L. в Сибири // Тимирязев. биол. журн. 2023. № 2. С. 6–18.
  13. Pusz A., Wiśniewska M., Kamiński A. Influence of carbons on metal stabilization and the reduction in soil phytotoxicity with the assessment of health risks // Resources. 2024. V. 13(5):66. Р. 1–20.
  14. Кашин В.К. Содержание микроэлементов в люцерне в Западном Забайкалье // Агрохимия. 2018. № 8. С. 46–51.
  15. Lv L., Yan X., Guo H., et al. Remediation of Cu–Pb contaminated soil using alfalfa (Medicago sativa) // Jinshu Kuangshan (Metal Mine). 2020. V. 49. P. 209–214.
  16. Wang Q., Huang S., Jiang R., Zhuang Z., Liu Z., Wang Q., Wan Y., Li H. Phytoremediation strategies for heavy metal-contaminated soil by selecting native plants near mining areas in Inner Mongolia // Environ. Sci. Pollut. Res. 2023. № 30(41). P. 1–14.
  17. He H., Wang X., Wu M., Guo L., Fan Ch. Peng Q. Cadmium and lead affect the status of mineral nutrients in alfalfa grown on a calcareous soil // Soil Sci. Plant Nutr. 2020. № 66(3). Р. 1–9.
  18. Mathur J., Panwar R. Synergistic effect of pyrene and heavy metals (Zn, Pb, and Cd) on phytoremediation potential of Medicago sativa L. (alfalfa) in multi-contaminated soil // Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. № 31(10). P. 21012–21027.
  19. Abusriwil L., Bayoumi H., Elfoughi A. Seed germination, growth and metal uptake of Medicago sativa L. grown in heavy metal contaminated clay loam brown forest soi // J. Landscape Ecol. 2011. V. 9. P. 111–125.
  20. Камбарова Ж.Д., Панин М.С. Накопление тяжелых металлов в проростках Petroselinum crispum Mill. и Medicago coerulea Less. при загрязнении темно-каштановых почв пылью свинцово-цинкового производства // Мир науки, культ., образ-я. 2011. № 2(27). С. 296–303.
  21. Chen H., Song L., Zhang H., Wang J., Wang Y., Zhang H. Cu and Zn Stress affect the photosynthetic and antioxidative systems of alfalfa (Medicago sativa) // J. Plant Interact. 2022. № 17. P. 695–704.
  22. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.
  23. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М., 2009. 11 с.
  24. Ковальский В.В. Геохимическая среда, микроэлементы, реакции организмов // Тр. Биогеохим. лабор. 1991. Т. 22. С. 5–24.
  25. Фещенко В.П. Содержание тяжелых металлов в кормовых культурах Новосибирской области // Вестн. Алтай. ГАУ. 2014. № 10(120). С. 33–36.
  26. Голов В.И., Самохвалова О.С., Ананьева Э.В. Условия накопления микроэлементов и тяжелых металлов основными кормовыми культурами на почвах Амурской области // Вестн. КрасГАУ. 2007. № 2. С. 59–62.
  27. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н.Г. Зырина. М.: Изд-во МГУ, 1985. 300 с.
  28. Chitsaz M., Hamidian A.H., Motesharezadeh B. Determination of heavy metal concentration (Cu, Pb, and Zn) in Medicago sativa and soil samples adjacent to the Darreh Zereshk copper mine, Yazd province // 5th Inter. Congr. Develop. Agricult., Natur. Resources, Environ. Tourism of Iran. Tabriz, Iran, 2021. P. 1–17.
  29. Гайдукова Н.Г., Шабанова И.В., Сидорова И.И. Биогеохимическая оценка обеспеченности чернозема выщелоченного эссенциальными микроэлементами // Тр. Кубан. ГАУ. 2017. № 69. С. 129–135.
  30. Beganovic S., Prcanovic H., Duraković M., Adrović A. Application of bioremediation technologies in the remediation of agricultural land in the area of Zenica // Inter. J. Advan. Res. 2024. № 12. Р. 1079–1085.
  31. Коршунова Т.Ю., Искужина М.Г., Кузина Е.В., Мухаматдьярова С.Р., Рамеев Т.В. Oценка влияния различных загрязнителей на рост и развитие растений-ремедиантов // Экобиотех. 2023. Т. 6. № 3. С. 156 –165.
  32. Belasri L., Benichou S., Hmimid F. Transfer of metals from the soil to Medicago sativa irrigated with municipal landfill leachate // J. Ecol. Engin. 2024. № 25(8). P. 336–346.
  33. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справ-к. В 6 кн. / Под ред. Э.К. Буренкова. Кн. 4: Главные d-элементы. М.: Недра, 1996. 415 с.
  34. Ghelich S., Zarinkamar F., Soltani B.M., Niknam V. Effect of lead treatment on medicarpin accumulation and on the gene expression of key enzymes involved in medicarpin biosynthesis in Medicago sativa L. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2014. № 21. Р. 14091–14098.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».