Работа посвящена изучению влияний цементного загрязнения на содержания общего хлорофилла в листьях у вида Zеa Mаys. В результате исследований установлено самые низкие уровни содержания хлорофилла в образцах растений произрастающих в юго-восточном направлении от цементно-шиферного завода, что свидетельствует о негативном влиянии вредных выбросов цементного производства в окружающую среду.
Ключевые слова: экология, цементное загрязнение, Zеa Mаys, хлорофилл.
Введение
В современном мире загрязнение атмосферы, литосферы и гидросферы являются основными экологическими проблемами. Одним из источников загрязнений окружающей среды обусловлено деятельностью промышленных предприятий и современное индустриальное промышленное производство в глобальном масштабе оказывает негативное влияние на природу. Загрязнение окружающей среды выбросами промышленных предприятий отрицательно влияет на организм человека и на другие живые организмы [1,2].
Сегодня в Кыргызстане интенсивно развивается цементное производство. Один из основных заводов — “Кантский цементно-шиферный завод” расположен в 7 км восточнее окраины г. Кант Ысык-Атинского района Чуйской области, на сегодняшний день работает полноценно и ежегодно производит около 600,0–700,0 тыс. тонн цемента [3,4]. Вокруг данного цементного завода расположены населенные пункты, посевные площади сельскохозяйственных культур и животноводческие фермы объединенного акционерного общества “Кантская МИС” и закрытого акционерного общества “Жээк”. На посевных площадях выращиваются различные сельскохозяйственные культуры.
Как известно, производство цемента сопровождается выделением в окружающую среду большого количества пыли. Цементный пыль содержит тяжелые металлы таллия, ртути и другие вредные вещества. Таллий и его соединения являются более летучими и накапливаются в верхней части подогревателей, где они могут накапливаться и частично выбрасываются с отходящими газами через фильтр. Ртуть и ее соединения являются наиболее летучими металлами и не адсорбируясь, выбрасываются в воздух [1,5]. Эти пыли, загрязняя окружающую среду, атмосферу и покрывая верхний слой почвенного покрова оказывают негативное воздействие на живые организмы [1].
При исследовании воздействий вредных выбросов промышленных предприятий на живые организмы, растении могут быть использованы в качестве индикаторов, так как, они являются высокочувствительными к антропогенным воздействиям. К примеру, пылевые частицы забивают устьичный аппарат растений, приводят к ухудшению их жизненного состояния, что отражается в физиологических процессах, темпах роста и развития растений [6].
Одним из показателей жизнедеятельности растений, чувствительным к изменениям экологической обстановки является содержание пигментов фотосинтеза. Имеются литературные данные свидетельствующие о негативном влиянии загрязнителей на процесс фотосинтеза, которое сопровождается снижением содержания фотосинтетических пигментов в листьях растений [7–12].
До настоящего времени в Кыргызстане не проводились исследования по изучению влияний цементного загрязнения на живые организмы и, в частности на растений. Поэтому реализация исследований в этом направлении позволит получить новые научные данные.
Материал иметоды исследований
Исследования проводились на базе лаборатории биохимии отделении биологии Кыргызско-Турецкого университета «Манас». В качестве материала для исследований служили образцы растений вида Zеa mаys, произрастающий в районе расположенияКантского цементного завода. Сбор материалов проводились в период 15–20 августа 2018 года. Координаты месторасположений исследуемых станций определены с помощью GPS оборудования (Garmin, eTrex 12 Channel Handheld). Данные о координатах мест сбора материала представлено на таблице 1.
Таблица 1
Станции сбора образцов растений
|
Номер станции |
Координаты станций |
Количество образцов растений |
Повторность измерений содержания хлорофилла |
|
Контроль |
42°50.026′N 074°34.190′E |
7 |
7×5 |
|
1 |
42°55.585′N 074°52.081′E |
7 |
7×5 |
|
2 |
42°57.173′N 074°52.933′E |
5 |
5×5 |
|
3 |
42°55.087′N 074°52.760′E |
5 |
5×5 |
|
4 |
42°54.343′N 074°52.494′E |
6 |
6×5 |
|
5 |
42°53.611′N 074°52.626′E |
6 |
6×5 |
|
6 |
42°54.612′N 074°53.795′E |
5 |
5×5 |
|
7 |
42°54.777′N 074°53.126′E |
5 |
5×5 |
|
8 |
42°54.239′N 074°53.332′E |
5 |
5×5 |
|
9 |
42°53.957′N 074°53.697′E |
5 |
5×5 |
Как показано в таблице 1 и рис.1, сбор материалов проводился на девяти станциях вокруг цементного завода. В качестве контрольной станции выбрана благополучная с экологической точки зрения территория вдали от цементного завода на расстоянии 30 км в сторону запада. Для статистической достоверности из каждой станции исследовано 5–7 растений с повторностью 5 измерений.
Рис. 1. Станции сбора растений и измерение содержаний общего хлорофилла в листьях. (Снимок сделан с помощью программы Google Eаrth, 2018)
Содержание общего хлорофилла (мг/см2) в листьях растений измерены с помощью прибора флуорометра CCM-200 plus (Opti-Sciences). Полученные количественные данные по содержанию хлорофилла обработаны методами вариационной статистики.
Результаты исследований иих обсуждение
Среднестатистические показатели содержании общего хлорофилла (мг/см2) в листьях у кукурузы исследуемых станций представлены в табл. 2. Как видно из данных таблицы, содержание хлорофилла в листьях кукурузы на исследуемых станциях изменялось в пределах от 12,09±1,01 мг/см2 в 8-станции до 38,98±1,38 мг/см2 в 3-станции.
Таблица 2
Среднее содержание общего хлорофилла (мг/см2) влистьях урастении вида Zеa mаys
|
Точки сбора растений |
Среднее содержание общего хлорофилла, мг/см2, |
Ϭ, мг/см2 |
% |
|
Контроль |
33,74±1,69 |
10,01 |
29,67 |
|
1-станция |
25,91±1,19*** |
7,04 |
27,16 |
|
2-станция |
35,68±1,87 |
9,35 |
26,21 |
|
3-станция |
38,98±1,38* |
6,89 |
17,68 |
|
4-станция |
13,89±0,93*** |
5,10 |
36,71 |
|
5-станция |
28,91±1,59* |
8,70 |
30,10 |
|
6-станция |
29,10±2,16 |
10,80 |
37,12 |
|
7-станция |
30,10±1,54 |
7,70 |
25,57 |
|
8-станция |
12,09±1,01*** |
5,06 |
41,83 |
|
9-станция |
19,58±0,42*** |
2,09 |
10,65 |
,
Примечание: * — Р>0,95; ** — Р>0,99; *** — Р>0,999
Анализируя данные таблицы 2, необходимо отметить, что практически во всех исследованных станциях, кроме 2- и 3-станций, содержание общего хлорофилла оказалось ниже, чем в контрольном варианте. По сравнении с контрольной станцией (33,74±1,69 мг/см2), самое высокое содержание общего хлорофилла наблюдается у образцов растений 2- и 3-станции (38,98±1,38 мг/см2; 35,68±1,87 мг/см2). Самые низкие уровни содержания зеленых пигментов наблюдается у образцов растений 4-й (13,89±0,93 мг/см2), 8-й (12,09±1,01 мг/см2) и 9-й станций (19,58±0,42 мг/см2). Эти показатели отличаются от показателя образцов контрольной станции высокой статистической достоверностью (Р>0,999), так как, разница по содержанию хлорофилла в образцах этих станций 2 и более раз ниже, чем показатели контрольной станции (33,74±1,69 мг/см2).
Рис. 2. Содержание общего хлорофилла (мг/см2) в листьях у растений вида Zеa mаys
Уменьшение содержания общего хлорофилла в образцах растений этих станций отражает подавление процесса фотосинтеза, обусловленного, влиянием вредных выбросов деятельности цементного завода. Также установлено, что, воздействия вредных выбросов на растения зависит от направления господствующих ветров, и, в данном исследовании наблюдается самые низкие уровни содержания хлорофилла в станциях расположенных юго-восточном направлении от цементно-шиферного завода. Согласно литературным данным, техногенное загрязнение экосистемы тяжелыми металлами негативно влияет на физиолого-биохимические процессы, протекающие в растениях, и, как следствие, ингибируются процессы фотосинтеза, нарушается синтез фотосинтетических ферментов [7–8; 11–12].
Таким образом, полученные результаты исследований позволяют утверждать о наличии определенной связи между уровнем цементного загрязнения и содержанием общего хлорофилла в листьях у кукурузы.
Литература:
1. Малков, А. В. Современные промышленные объекты и их безопасность / А. В. Малков // Экология и промышленность России. — 2001. — № 3. — С. 33–34.
2. Вишаренко, B. C. Экологические проблемы городов и здоровье человека / В. С. Вишаренко, Н. А. Толоконцев. — JL: Знание, 2002. — 32с
3. Промышленность Кыргызской Республики, 2013–2017, годовая публикация /Национальный статистический комитет Кыргызской Республики. — Бишкек, 2018. -331с.;
4. https://marketing.rbc.ru/research/40473/ Анализ рынка цемента в Кыргызстане в 2013–2017 гг, прогноз на 2018–2022 гг, 2018 35бет.
5. Исабекова, В. Ш. Влияние производства цемента на окружающую среду / В. Ш. Исабекова, А. К. Бекболотова, Г. А. Мамбетова // Известия КГТУ им. И. Раззакова. — 2014. — № 33. — С. 485–486.
6. Горчакова А. Ю. О сезонном развитии злаков Республики Мордовия // Бот. журн. 2013. Т. 98. № 5. С. 605–621.
7. Еськова Е. Н. Влияние свинца на содержание хлорофилла в листьях ярового ячменя / Е. Н. Еськова // Проблемы современной аграрной науки. — 2015. — С. 21–22.
8. Кушнарева О. П., Перекрестова Е. Н. Влияние различных концентраций солей меди и свинца на содержание хлорофилла и содержание углерода в листьях растений / Е. Н. Перекрестова, О. П. Кушнарева // Вестник Оренбургского государственного университета. -2015. — № 10. — С. 294–297.
9. Климачев Д. А., Кузнецова С. А., Старикова В. Т. Изменение процесса фотосинтеза пшеницы в условиях засоления NaCl и обработки фитогормонами // Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». — 2012. — № 3. — С. 20–24.
10. Тарчевский И. А., Заботин А. И. Влияние температуры на фотосинтетический метаболизм углерода // Физиология растений. –1964. — Т. 2 (вып. 2). — С. 232–239.
11. D. Raajasubramanian, P. Sundaramoorthy, L. Baskaran, K. Sankar Ganesh, AL. A. Chidambaram and M. Jeganathan. Cement dust pollution on growth and yield attributes of groundnut (Arachis hypogaea L.)/ International Multidisciplinary Research Journal 2011, 1/1: 31–36 ISSN: 2231–6302.
12. Senthil Kumar P., Sobana K., K. K. Kavitha and M. Jegadeesan. A study on the effect of cement dust pollution on certain physical and biological parameters of Sessamum indicum plant / Asian Journal of Plant Science and Research, 2015, 5(1):1–3.
