Phytoremediation potential of flowering plants in relation to lead

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper deals with the study of the phytoremediation potential of flowering plants in relation to lead ions under laboratory conditions. The test cultures were phacelia tansy (Phacelia tanacetifolia Benth.), white mustard (Sinapis alba L.), small-flowered marigolds (Tagеtes patula L.) and a mixture of cereal grasses consisting of red fescue 40% (Festuca rubra L.), perennial ryegrass 50% (Lolium perenne L.) and meadow bluegrass 10% (Poa pratensis L.). Under the experimental conditions lead ions in concentrations of 2 and 10 MPC were introduced into the soil sampled from the territory of agricultural lands (leached medium-thick heavy loamy chernozem with a high content of humus, mobile phosphorus and exchangeable potassium, low content of nitrate nitrogen, bulk and mobile forms of lead). It has been established that all representatives of weeds, ornamental and green manure plants selected as test crops are capable, to one degree or another, of accumulating lead ions from soils and therefore can function as phytoremediators of agricultural lands intended for organic farming. The ability to accumulate lead ions increases in the following order: phacelia – marigolds – mustard – a mixture of cereal grasses. The maximum effect of phytoremediation of the soil was revealed in the variant with a cereal mixture (the content of lead ions in the soil with the introduction of 2 MPC decreases by 32,8%, with the introduction of 10 MPC – by 23,6%).

About the authors

Svetlana Nikolaevna Vityaz

Kuzbass State Agricultural Academy

Author for correspondence.
Email: svetlana_vityaz@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Landscape Architecture Department

Russian Federation, Kemerovo

Marina Mikhailovna Kolosova

Kuzbass State Agricultural Academy

Email: komar.54@yandex.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Landscape Architecture Department

Russian Federation, Kemerovo

Maria Sergeevna Dremova

Kuzbass State Agricultural Academy

Email: dremova_maria@mail.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of Landscape Architecture Department

Russian Federation, Kemerovo

Maria Andreevna Kazakova

Kuzbass State Agricultural Academy

Email: mariya_kazakova.com@mail.ru

senior lecturer of Landscape Architecture Department

Russian Federation, Kemerovo

Ekaterina Borisovna Rotkina

Kuzbass State Agricultural Academy

Email: k.rot@mail.ru

senior lecturer of Landscape Architecture Department

Russian Federation, Kemerovo

References

  1. Водяницкий Ю.Н. Об опасных тяжелых металлах/металлоидах в почвах // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. М.: 2011. Вып. 68. С. 56–81.
  2. ГОСТ 17.4.1.02–83 Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. М.: Стандартинформ, 2008. 4 с.
  3. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1989. 58 с.
  4. СанПиН 2.1.7.1287–03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. 16 с.
  5. ГН 2.1.7.2041–06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 15 с.
  6. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 10 с.
  7. Гигиеническая оценка качества населенных мест: методические указания. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. 38 с.
  8. Копцик Г.Н., Недбаев Н.П., Копцик С.В., Павлюк И.Н. Загрязнение почв лесных экосистем тяжелыми металлами в зоне влияния комбината «Печенганикель» // Почвоведение. 1998. № 8. С. 988–995.
  9. Шабаев В.П. Поступление свинца в растения из загрязненной тяжелым металлом почвы при инокуляции ростстимулирующими ризосферными бактериями // Известия РАН. Серия биологическая. 2014, № 4. С. 424–432.
  10. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней. Т. 3. Атомовитозы. М.: Гелиос АРВ, 2002. 670 с.
  11. Артамонова В.Г., Плющ О.Г., Шевелева М.А. Некоторые аспекты профессионального воздействия соединений свинца на сердечно-сосудистую систему // Медицина труда и промышленная экология. 1998. № 12. С. 6–11.
  12. Гатагонова Т.М. Особенности липидного состава сыворотки крови у рабочих, занятых в производстве свинца // Медицина труда и промышленная экология. 1999. № 4. С. 9–14.
  13. Hong F., Wu C., Liu C. et al. Direct evidence for interaction between lead ions and kidney DNA from silver crucian carp // Chemosphere. 2007. Vol. 68. P. 1442–1446.
  14. Криницкая Н.А., Боярченко Е.К. О биологическом действии различных форм свинца в составе пищевого рациона крыс // Вопросы питания. 1983. № 5. С. 62–65.
  15. Иванов Г.М. Микроэлементы – биофилы в ландшафтах Забайкалья: монография. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. 239 с.
  16. Yang J.L., Yeh S.C., Chang C.Y. Lead acetate mutagenicity and mutational spectrum in the hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase gene of Chinese hamster ovary K1 cells // Molecular Carcinogenesis. 1996. Vol. 17. P. 181–191.
  17. Yang J.L., Wang L.C., Chang C.Y., Liu T.Y. Singlet oxygen is the major species participating in the induction of DNA strand breakage and 8 hydroxyguanosine adduct by lead acetate // Environmental and Molecular Mutagenesis. 1999. Vol. 33. P. 194–201.
  18. Nas F.S., Ali M. The effect of lead on plants in terms of growing and biochemical parameters: a review // MOJ Ecology & Environmental Sciences. 2018. Vol. 3 (4). P. 265–268.
  19. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях / пер. англ. М.: Мир, 1989. 439 с.
  20. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Очистка почв от тяжелых металлов с помощью растений // Вестник Российской академии наук. 2008. Т. 78, № 3. С. 247–249.
  21. ГОСТ 12038–84 (межгосударственный). Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. https://docs.cntd.ru/document/1200023365.
  22. ГОСТ 17.4.4.02–2017 (межгосударственный). Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. М.: Стандартинформ, 2018. 21 с.
  23. ГОСТ 26213–91. Почвы. Методы определения органического вещества [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. – https://docs.cntd.ru/document/gost-26213-91.
  24. ГОСТ 26107–84. Почвы. Методы определения общего азота [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. – https://docs.cntd.ru/document/gost-26107-84.
  25. ГОСТ 26951–86. Почвы. Определение нитратов ионометрическим методом [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. – https://docs.cntd.ru/document/gost-26951-86.
  26. ГОСТ 26483–85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200023490.
  27. ГОСТ Р 54650–2011. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. – https://docs.cntd.ru/document/gost-r-54650-2011.
  28. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11–98. Методика выполнения измерения содержания металлов в твердых объектах (почва, компосты, кеки, осадки сточных вод, пробы растительного происхождения) методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М., 1998. 29 с.
  29. Линдиман А.В., Шведова Л.В., Тукумова Н.В., Невский А.В. Фиторемедиация почв, содержащих тяжелые металлы // Экология и промышленность России. 2008. № 9. С. 45–47.
  30. Селюкова С.В. Экологическая оценка содержания свинца, кадмия, ртути и мышьяка в агроэкосистемах юго-западной части Центрально-Черноземного района России: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Белгород, 2019. 25 с.
  31. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 259 с.
  32. Побилат А.Е., Волошин Е.И. Особенности содержания свинца в почвах и растениях Средней Сибири // Микроэлементы в медицине. 2017. № 18 (4). С. 36–40.
  33. Еськов Е.К., Еськова М.Д., Серая Л.В. Накопление и локализация свинца в различных органах и тканях растений // Агрохимия. 2014. № 8. С. 88–91.
  34. Лебедева Л.А., Арзамазова А.В. Влияние агрохимических средств на поступление свинца в растения ячменя при загрязнении дерново-подзолистой почвы этим металлом // Проблемы агрохимии и экологии, 2010. № 2. С. 22–26.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Phytoremediation potential of flowering plants in relation to lead in laboratory conditions

Download (25KB)
3. Figure 2 - Efficiency of soil phytoremediation in relation to lead in laboratory conditions

Download (30KB)

Copyright (c) 2021 Vityaz S.N., Kolosova M.M., Dremova M.S., Kazakova M.A., Rotkina E.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies