Определение содержания селена и его антагонистов в почве, воде и соке растений родов береза (Вetula) и клен (Аcer) Мишкинского района республики Башкортостан
Секция: Науки о Земле
XLII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»
Определение содержания селена и его антагонистов в почве, воде и соке растений родов береза (Вetula) и клен (Аcer) Мишкинского района республики Башкортостан
Селен в природных средах распространен повсеместно, однако, неравномерное распределение этого элемента по поверхности земли приводит к существованию регионов с естественно повышенной и пониженной концентрацией селена в окружающей среде. Основным источником селена для животных являются растения, которые извлекают селен из почвы. Концентрация селена в почвах различных генетических типов изменяется в очень широких пределах – от 10-6 до 10-3 %. Концентрации селена в воздухе и воде обычно очень низкие, и составляют менее 10 нг/м3 в воздухе и несколько мкг/л в воде.
Распределение и транспорт селена в почве и воде определяется естественными геофизическими и биологическими процессами в природе, а также антропогенными процессами, связанными с промышленной деятельностью человека [1, 10]. В пищевую цепь селен поступает по системе вода - почва – растения, поэтому содержание селена важно рассматривать не только в почве и воде, но и в растениях. Селен характеризуется неоднородным распределением в органах растений, что определяется особенностями питания последних. Как правило, наиболее высокое его содержание отмечается в верхушках побегов, в семенах, в корнях, а также в соке в период сокодвижения растений [5].
Селен относится к числу жизненно важных микронутриентов с середины прошлого века, когда была достоверно установлена его значимость для человеческого организма. По уровню концентрации в тканях и органах он уступает только железу, а его нехватка способствует развитию опасных патологий. Селен моделирует иммунитет, является антиоксидантом и обладает защитным влиянием на цитоплазматические мембраны, не допуская их повреждения и генетического нарушения. Селен участвует в формировании и поддержании функции зрения, наряду с кобальтом и магнием, является фактором, который противодействует нарушению хромосомного аппарата [9].
На сегодняшний день имеются отдельные оценочные данные в целом для территории России по содержанию селена, на основании которых страна отнесена к регионам с оптимальной обеспеченностью селеном. В республике Башкортостан не проведены системные исследования по изучению особенностей распределения селена в почвах, сельскохозяйственных растениях и водах.
Известно, что взаимодействие между химическими элементами может быть антагонистическим или синергическим. Элементами-антагонистами селена являются такие элементы, как Pb, Zn, As, Cu, и Cd. Селен уменьшает наличие кадмия в организме за счет образования устойчивых белковых соединений. Мышьяк уменьшает количество селена прямым выведением с желчью. Имея электронную структуру атома, сходную с таковой атома селена, свинец обладает высокой аффинностью по отношению к соединениями серы и взаимодействует с селеном. Медь и селен обладают сходной аффинностью к переносящим белкам или белкам депо; таким образом, селен способен ослаблять токсические воздействия данных элементов, а при его дефиците они начинают усиленно накапливаться, тем самым усугубляя положение[10].
В работе представлены результаты исследования содержания селена и элементов, выступающих по отношению к нему как антагонисты в почве, питьевой и талой воде, а также кленовом и березовом соках Мишкинского района Республики Башкортостан.
Рисунок 1. Карта Мишкинского района РБ
Для исследования район был разделен на 12 участков. Отбор проб питьевой воды проводили в соответствии с ГОСТ 31861-2012 из колонок и частных колодцев [6]. Образцы с разных мест одного района были совмещены для получения составной пробы. Талая вода была первоначально отобрана в виде снега, собранного при снегопаде за период одних суток, согласно ГОСТ 17.1.5.05-85 [7]. Пробы почвы отобраны в соответствии с ГОСТ 17.4.3.-01-83 [8].
Метод исследования: абсорбция атомного пара, полученного при электротермической атомизации пробы.
Полученные результаты представлены в диаграммах 1–5 и таблице 1:
Рисунок 2. Содержание элементов в питьевой воде
Рисунок 3. Содержание элементов в талой воде
Рисунок 4. Содержание элементов в почве
Рисунок 5. Содержание элементов в кленовом соке
Рисунок 6. Содержание элементов в березовом соке
Таблица 1.
Содержание селена и элементов-антагонистов (мкг/дм3)
Элемент |
Se |
Сu |
As |
Pb |
Zn |
Cd |
Почва, мкг/кг |
23,27 |
72,44 |
13,17 |
7,54 |
1,20 |
0,13 |
Питьевая вода |
37,92 |
60,23 |
8,75 |
1,87 |
0,25 |
0,03 |
Талая вода |
21,49 |
63,54 |
13,58 |
2,61 |
0,06 |
0,04 |
Кленовый сок |
6,42 |
63,57 |
5,48 |
0,52 |
0,50 |
0,048 |
Березовый сок |
6,04 |
66,98 |
5,17 |
0,49 |
0,27 |
0,04 |
Содержание селена в почве Мишкинского района РБ составляет 23,27 мкг/кг, что позволяет отнести район к селенодефицитному [2].
Вода обогащается селеном за счет миграции его из грунта и окружающих водоемов почв и разрушающейся органики. Часто количество селена в грунте предопределяет его концентрацию в воде, но часто на содержание микроэлемента влияют биологические процессы, близость грунтовых вод, поступление сточных вод, климатические особенности. Вероятно, данными факторами можно объяснить значительное содержание селена в питьевой воде.
Количество селена в талой воде коррелирует с данными по почве. По содержанию селена соки родов Береза и Клен практически не отличаются. Растения обладают избирательной поглотительной способностью элемента из почвы [3].
Содержание в почве тяжелых металлов не превышает значений ПДК [4].
В почвах среди элементов-антагонистов преобладает медь, ее концентрация велика в питьевой и талой воде. Содержание меди в соках также значительно, из чего следует, что элемент легко переходит барьеры корневой системы растений.
Значительные количества мышьяка и свинца обнаружены в почве и в талой воде. Содержание их в соках значительно меньше, что позволяет предположить, что элементы задерживаются барьерами корневой системы.
Цинк и кадмий содержится в следовых количествах во всех исследуемых объектах.
Можно предположить, что по отношению к исследуемым элементам-антагонистам растения родов Береза и Клен имеют физиологические механизмы защиты.