Elemental Composition of the Leaves of the Hanging Birch (Betula pendula Roth) in the Area of the Transbaikalia Gold Deposit

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Основным фактором, определяющим содержание химических элементов в почвах и растениях, является геохимия ландшафта. Концентрация химических элементов в растениях также обусловлена экологическими условиями места произрастания и биологическими особенностями вида. Сведения о составе элементов в растениях важны для контроля качества растительного сырья, получаемого из растений, а также мониторинга загрязнения окружающей среды токсичными металлами.

Береза повислая (Betula pendula Roth) семейства Betulaceae имеет обширный евро-сибирский ареал, за пределами России растет в Средней и Западной Европе. В районе исследования (Балейский р-н Забайкальского края) площадь березовых лесов составляет 57% от лесопокрытой площади. Березу используют для получения древесины, в защитном лесоразведении, как пищевое (сок), лекарственное (почки, листья, бетулин, чага, березовый деготь, активированный березовый уголь), кормовое (веточный корм) и декоративное растение.

Фитохимические исследования видов Betula привели к выделению тритерпеноидов, диарилгептаноидов, фенилбутаноидов, лигнанов, фенолов и флавоноидов. По данным экспериментов, сырые экстракты, фракции и фитохимические компоненты, выделенные из березы, показали широкий спектр фармакологического действия, такие как иммуномодулирующее, противовоспалительное, антимикробное, противовирусное, антиоксидантное, противодиабетическое, дерматологическое, гастропротекторное и гепатопротекторное. Широко изучены антиканцерогенные эффекты коры березы, бетулина, а также бетулиновой кислоты. Обнаружено, что B. pendula потенциально полезна при лечении дегенеративных заболеваний суставов [1].

Продемонстрирована антиоксидантная способность экстракта сухих листьев березы. Их можно использовать в качестве природного источника антиоксидантов, для получения продуктов с высокой ценностью, полезных для предотвращения различных состояний, связанных с окислительным стрессом [2]. Исследования биоактивных комплексов чаги последних лет свидетельствуют о том, что многие из них можно использовать в таргетной терапии злокачественных новообразований [3].

Березу повислую широко используют для мониторинга загрязнения окружающей среды. Например, изучение B. pendula, произрастающей в условно чистом природном местообитании и на городских территориях, показало существенные различия по содержанию в их органах и тканях тяжелых металлов (ТМ), таких как Cd, Pb, Cu, Zn, Ni, Fe, Mn, в зависимости от условий произрастания. В листьях растений, находящихся в городских условиях, отмечено повышенное содержание большинства изученных ТМ, а концентрации Cd и Pb не только превышали фоновые для растений показатели, но даже приближались к нижнему уровню их предельно допустимых концентраций [4]. Установлено, что среди представителей лиственных древесных пород (береза, липа, рябина, тополь) хорошо выраженной способностью к аккумуляции ТМ обладает береза, для которой характерно накопление самых токсичных элементов – Cd, Pb, Ni, а также Mn. [5]. В зоне действия полиметаллического месторождения и металлургического комплекса в республике Казахстан в горнодобывающем ландшафте для B. pendula характерна свинцовоцинковая специализация, в урбопромышленном ландшафте – цинковокадмиевая [6].

Наиболее высокий суммарный уровень металлов (Mn, Fe, Zn, Sr, Br, Rb) был отмечен в листьях древесных растений: клена остролистного, березы повислой и липы сердцевидной. Из изученных элементов растения больше всего накапливали Mn и Fe. Накопление Mn в листьях в большей степени было характерно для древесных растений, чем для кустарников или трав [7].

Листья березы интенсивнее хвои ели и сосны аккумулируют Cu, Ni и Mn [8, 9]. Предлагают использовать листья березы в качестве биоиндикатора загрязнения цинком [10], биомониторинга техногенных выбросов благодаря ее способности биоаккумулировать Mn, Fe, Ni, Zn, Cd и Pb [11].

Цель работы – выяснить влияние разработки месторождения золота в Забайкальском крае на элементный состав листьев березы повислой, а также пригодность использования растения как источника лекарственного сырья и в мониторинге окружающей среды.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование провели в районе Балейского золоторудного месторождения: хвостохранилищах золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ-1 и ЗИФ-2), дражном полигоне, отвале штольни СреднеГолготайского месторождения золота, хвостохранилище после переработки моноцитов, а также в природных растительных сообществах, расположенных в окрестностях г. Балей на 13-ти пробных площадях (табл. 1).

 

Таблица 1. Характеристика пробных площадей

Площадь, №	Координаты, °	Место расположения	Растительное сообщество	Антропогенное воздействие	Относительная суммарная концентрация элементов, %
1	N51.565050 E116.562060	Долина ручья Холбонский на юго-восточном склоне хребта Борщовочный	Березняк разнотравный	Прямого воздействия нет	5
2	N51.541200 E116.596250	Северовосточный склон около поймы р. Унда	Степь разнотравная, закустаренная	Прямого воздействия нет	4
3	N51.545570 E116.600760	Пойма р. Унда	Прирусловое древеснокустарниковое	Воздействие дражной разработки 40летней давности	5
4	N51.568220 E116.590890	Долина ручья Кибирева	Березняк разнотравный	Прямого воздействия нет	4
5	N51.537270 E116.601590	Пойма р. Унда	Прирусловое древеснокустарниковое	Воздействие дражной разработки 40летней давности	5
6	N51.552420 E116.590940	Хвостохранилище после переработки моноцита	Сосняк лишайниковый	Воздействие хвостохранилища 60-летней давности	5
7	N51.572960 E116.642970	Обрывистый берег обводненного северного карьера вблизи г. Балей	Древеснокустарниковое	Воздействие эрозии грунта и жилой зоны г. Балей	5
8	N51.563217 E116.619533	Хвостохранилище ЗИФ-1	Древеснокустарниковое	Воздействие хвостохранилища 50-летней давности	11
9	N51.487933 E116.657900	Отвалы штольни СреднеГолготайского месторождения золота	Древеснокустарниковое	Влияние насыпного отвала горных пород	11
10	N51.549367 E116.644583	Хвостохранилище ЗИФ-2 (южная часть)	Древеснокустарниковое	Воздействие хвостохранилища 50-летней давности	13
11	N51.549367 E116.644583	Хвостохранилище ЗИФ-2 (южная часть)	Древеснокустарниковое	Воздействие хвостохранилища 50-летней давности	14
12	N51.550267 E116.63185	Хвостохранилище ЗИФ-2 (западная часть)	Древеснокустарниковое	Воздействие хвостохранилища 50-летней давности	17
13	N51.553167 E116.636200	Хвостохранилище ЗИФ-2 (северная часть)	Древеснокустарниковое	Воздействие хвостохранилища 50-летней давности	3

 

На хвостохранилищах ЗИФ-1 и ЗИФ-2, отвалах штольни СреднеГолготайского месторождения золота проведен отбор 5-ти проб почвы и листьев березы в августе 2008, 2009 гг. Почву отбирали в прикорневой зоне березы в пределах 20 см. В июле 2021 г. на других 8-ми пробных площадях отбирали только листья березы.

Анализ почв и техноземов на валовое содержание химических элементов проводили в ГИН СО РАН (г. УланУдэ) следующими методами: P₂O₅ – фотометрическим, CaO, MgO, MnO, Fe₂O₃ – атомноабсорбционным, Na₂O – пламеннофотометрическим. Анализ проведен аналитиками В. А. Ивановой, Л. В. Митрофановой. Содержание V, Cr, Ni, Co определяли атомноэмиссионным спектральным методом (аналитик М. Г. Егорова). Анализ Zn, As, Pb, Sb, Ba выполняли на поляризационном спектрометре ЭДПРС-1 (аналитики Б. Жалсараев, Ж. Ринчинова).

Использовали нормативную документацию: инструкции научного совета по аналитическим методам Всероссийского научноисследовательского института минерального сырья № 172-ХС, 138-Х, 231-Х, 3-Х, 188-Х, 230-Х.

Концентрацию химических элементов в растительных образцах определяли в лаборатории физикохимических исследований Института тектоники и геофизики им. Ю. А. Косыгина (г. Хабаровск) (аналитики В. О. Крутикова, А. Ю. Петрова).

При пробоподготовке для определения концентраций микроэлементов в пробах за основу была использована методика ПНД Ф 16.1:2.3:.11–98 “Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой” (1998 г.). В качестве стандартных образцов для поверки и калибровки прибора применяли ДВА, ДВБ (Дальний восток РФ), BHVO-1, STM-1 (США), JG-1a, JR-1 (Япония) и др. Учитывая, что наиболее корректной оценкой предела обнаружения в аналитических методах является экспериментальное нахождение такой величины [12], концентрации Se, Sb, Pb, Be приведены ниже порога по методике ПНД Ф 16.1:2.3:.11–98.

Статистическую обработку полученных данных провели с помощью программы Microsoft Excel 2010. В разделе “Описательная статистика” определены ошибки средних, среднеквадратичное отклонение и коэффициенты вариации, минимальные и максимальные данные. Для определения выбросов полученных данных использован критерий Граббса.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследована концентрация 24-х химических элементов в листьях березы повислой (Betula pendula Roth). Средние концентрации химических элементов в листьях березы на пробных площадях в порядке убывания располагались в следующей последовательности:

Ca>Mg>P>Mn>Fe>Zn>> Na>Ba>B>Cr>Ni>As>Cu>Mo>Sb>Pb>> Co>Li>V>Cd>Bi>Se>Be.

По отношению к кларку наземных растений, средняя концентрация химических элементов в листьях березы находилась в следующем порядке:

Cr>As>Sb>Li>Ni>Ba>Fe>Mo>Bi>Co>> Zn>Mg>Кларк>Mn>P>Ca>Cu>B>Pb>Se>> Cd>V>Be>Na.

Из числа жизненно необходимых макроэлементов определено накопление листьями березы Ca, Mg, P, Na.

Кальций. Среднее накопление элемента в районе исследования было в 2 раза меньше кларка наземных растений. Концентрация кальция на пробных площадях значительно варьировала от 2190 до 22600 мг/кг (C_V = 85%). Близки к кларку концентрации элемента в образцах, взятых на отвалах штольни СреднеГолготайского месторождения золота и пробных площадях ЗИФ-1 (табл. 2).

 

Таблица 2. Концентрация химических элементов в листьях березы повислой, мг/кг

Элемент	Пробные площади, №													Х ср.± sx	CV, %	Кларк в наземных растениях [13]
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Жизненно необходимые макроэлементы
Ca	4000	3190	4070	3110	3820	3780	3360	11000	18100	17600	17200	22600*	2200**	8770 ± 2060	85	18000
Mg	2700	2830	2690	2740	2570	2730	3090	8530*	2840	5790	7050	7350	1550**	4030 ± 630	57	3200
P	2360	1540	210	2160	2480	2040	2380	1460	628	2110	2870*	1920	899	1930 ± 180	33	2300
Na	37.9	14.6	17	81.2	30	12.9	13.4	37.4	28.5	47.6	53.5	132*	119.7	48.1 ± 11.0	82	1200
Жизненно необходимые микроэлементы
Mn	375	158	748	128	140	877	506	117	76	430*	1190	669	172	559 ± 162	104	630
Fe	460	84	104	153	128	90	93	146	152	328	594	593	782	285 ± 67	85	140
Zn	59.3	55.8	90.4	74	121	77.4	144	303	218	226	229	461*	47.3	162 ± 34	75	100
Cr	46.5	0.4	0.5	0.8	0.9	0.4	0.5	0.8	0.7	3.3	32.7	6.5	65.9*	12.3 ± 6.0	177	0.23
Cu	10.2	3.2	3.9	17.6*	4.8	4	5.2	4.1	11.8	5	4.9	6.7	3.8	6.5 ± 1.2	64	14
Mo	0.39	0.05	0.58	0.27	0.78	0.13	0.3	1.18	7.54*	1.67	1.69	6.55	0.96	1.7 ± 0.7	144	0.9
Co	1.16	0.05	0.27	0.13	0.38	1.25	0.57	0.62	0.31	2.11*	2.1	1.12	0.95	0.85 ± 0.19	81	0.5
Se	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002	0.03	0.01	0.05	0.09	0.17	0.15	0.21*	0.08	0.061 ± 0.020	120	0.2
Условно жизненно необходимые микроэлементы
B	10.8	17.2	13.6	13.9	8.9	15.4	13	18.6	17	45.1*	30.8	30.8	8.8	18.8 ± 2.9	56	50
Ni	37.6	1.6	4.6	1	2.6	6.5	4.9	1.1	1.5	6.5	22.1	8.5	31.5	10.0 ± 3.4	123	3
As	0.76	0.001**	0.001**	0.23	0.09	0.001**	0.13	1.9	26.3*	9.7	16.5	18.2	13.3	6.7 ± 2.5	135	0.2
Li	0.14	0.04**	0.05	0.13	0.11	0.06	0.04	0.25	0.11	0.85	1.03	2.4*	2.06	0.56 ± 0.22	145	0.1
V	0.48	0.08	0.1	0.18	0.16	0.07	0.06**	0.17	0.15	0.38	0.8	0.9	1.35*	0.38 ± 0.11	107	1.6
Токсичные микроэлементы
Ba	32	38.2	73.9	19.7	20.5	96.5*	24.2	36.4	10.9	11.8	15.1	28.6	4.8	32.0 ± 7.0	82	14
Sb	0.04	0.003**	0.004	0.04	0.01	0.003**	0.01	0.11	3.71	1.19	3.82	5.51*	2.7	1.3 ± 0.5	146	0.06
Pb	0.95	0.03**	0.06	4.16*	0.09	0.07	0.12	0.39	1.75	0.64	0.92	1.27	0.86	0.87 ± 0.31	129	2.7
Cd	0.05	0.06	0.19	0.05	0.03	0.2	0.16	0.06	0.75*	0.15	0.47	0.15	0.02	0.18 ± 0.06	116	0.6
Bi	0.17	0.001**	0.001**	0.36	0.001**	0.001**	0.001**	0.001**	0.15	0.08	0.11	0.13	0.39*	0.107 ± 0.037	126	0.06
Be	0.01	0.003**	0.01	0.01	0.01	0.02	0.01	0.01	0.01	0.02	0.07*	0.03	0.03	0.019 ± 0.005	94	0.1
Относительная сумма, %
	5	4	5	4	5	5	5	11	11	13	14	17	3

* Максимальная концентрация элемента. ** Минимальная концентрация элемента.

  

Магний. Концентрация элемента в листьях березы на большинстве пробных площадей была близка к кларку наземных растений. В 2.0–2.5 раза концентрация магния была больше кларка на ряде пробных площадей ЗИФ-1 и ЗИФ-2.

Фосфор. Концентрация фосфора в листьях березы на большинстве пробных площадей была близка к кларку наземных растений. Лишь на отвале СреднеГолготайского месторождения золота и пробной площади (п. п.) № 13 ЗИФ-2 концентрация элемента была меньше кларка в 3–4 раза.

Натрий. Концентрация элемента в листьях березы на пробных площадях была меньше кларка наземных растений в 9–90 раз. Отличались низкой концентрацией элемента по отношения к кларку наземных растений образцы листьев на площадях № 2, 3, 6, 7. Средняя концентрация натрия на площадях была меньше кларка в 25 раз (48.1 ± 11.0 мг/кг). В то же время в условиях высокогорья Северного Урала концентрация натрия в листьях березы повислой находилась в пределах 1780–2070 мг/кг [14]. На территории г. Архангельска концентрация натрия в листьях березы была в пределах 206–679 мг/кг [15]. Это свидетельствовало о значительном влиянии геохимических особенностей почвы в месте произрастания вида.

Жизненно необходимые микроэлементы. Марганец. Концентрация магния в листьях березы варьировала в широких пределах от 76 до 2110 мг/кг (C_V = 104%). Однако среднее накопление на пробных площадях было близко к кларку наземных растений.

Железо. Средняя концентрация железа в листьях березы на пробных площадях превышала кларк наземных растений в 2 раза и характеризовалась значительной изменчивостью – от 84 до 782 мг/кг (C_V = 85%). Относительно высокая концентрация отмечена на пробных площадях хвостохранилища ЗИФ-2.

Цинк. Превышение кларка концентрации элемента в наземных растениях в 1.6–4.6 раза отмечено преимущественно в листьях березы, отобранных на нарушенных площадях – хвостохранилищах ЗИФ-1 и ЗИФ-2. В то время как в природных сообществах концентрация элемента была близка или в 2 раза меньше кларка.

Хром. Концентрация элемента в листьях березы на пробных площадях характеризовалась сильной изменчивостью (C_V = 177%). Средняя концентрация хрома в листьях превышала кларк наземных растений в 54 раза. Выделялись повышенным накоплением хрома березы, произрастающие на хвостохранилищах ЗИФ-1 и ЗИФ-2, а также в березовом лесу долины ручья Холбонский на юго-восточном склоне хребта Борщовочный.

Медь. Среднее накопление элемента в листьях березы на пробных площадях было меньше кларка наземных растений в 2 раза. Варьирование концентрации было относительно не высоким (C_V = 64%).

Молибден. Средняя концентрация элемента в районе исследования была в 2 раза больше кларка наземных растений и характеризовалась значительным варьированием на пробных площадях (C_V = 144%), от 0.05 до 7.5 мг/кг. Превышение кларка наблюдали преимущественно на нарушенных производственной деятельностью площадях.

Кобальт. Средняя концентрация элемента в районе исследования превышала кларк наземных растений в 1.7 раза. Варьирование накопления кобальта на пробных площадях было высоким (C_V = 81%), изменялось от 0.05 до 2.11 мг/кг. Превышение кларка наблюдали преимущественно на нарушенных производственной деятельностью площадях, а также в березовом лесу в долине ручья Холбонский на юго-восточном склоне хребта Борщовочный.

Селен. Средняя на пробных площадях концентрация элемента была меньше кларка наземных растений в 3.3 раза. Накопление селена значительно варьировало на площадях (C_V = 120%), от 0.001 до 0.21 мг/кг. Относительно низкой концентрацией элемента отличалась береза, произраставшая в природных сообществах (меньше кларка наземных растений в 200 раз). И, напротив, концентрация элемента была близка к кларку на площадях произрастания березы, измененных производственной деятельностью.

В Забайкалье отмечен дефицит селена в почвах, растениях и водах, связанный с некоторыми геологическими и климатическими особенностями. Дефицит селена чаще всего обнаруживался в районах, где распространены гранитоиды и пойменные луговоаллювиальные типы почв. В почвах, содержащих карбонатные подпочвы, показатели подвижности селена значительно больше. Усугубляет нехватку селена повышенное содержание мышьяка и ТМ, попадающих в ландшафты в результате добычи золота и разработки многочисленных полиметаллических месторождений, а также за счет других не менее важных факторов, таких как интенсивность эксплуатации сельскохозяйственных земель или распространение мерзлоты [16].

Условно жизненно необходимые микроэлементы. Бор. Средняя концентрация элемента в листьях березы на пробных площадях была меньше кларка в 2.7 раза и варьировала от 8.8 до 45.1 мг/кг. Близкое к кларку наземных растений накопление элемента обнаружена площадях ЗИФ-2.

Никель. Средняя концентрация элемента в листьях березы на пробных площадях была больше кларка в 3.3 раза и варьировала от 1.0 до 37.6 мг/кг. Значительное превышение концентрации элемента по отношению к кларку было на площадях хвостохранилища ЗИФ-2, а также березовом лесу в долине ручья Холбонский на юго-восточном склоне хребта Борщовочный.

Мышьяк. Концентрация элемента в листьях березы характеризовалась высоким варьированием на пробных площадях (C_V = 135%), от 0.001 до 26.3 мг/кг. Наибольшие концентрации мышьяка были на нарушенных производственной деятельностью площадях. Это связано с тем, что лежалые хвосты обогатительных фабрик комбината “Балейзолото” наряду с золотом и серебром содержат наиболее высокие концентрации мышьяка, а также сурьмы и цинка [17]. На ряде площадей, занятых природными растительными сообществами, накопление мышька в листьях было значительно меньше кларка.

Литий. Средняя концентрация элемента в листьях березы была больше кларка в 5.6 раза и характеризовалась значительным варьированием на пробных площадях (C_V = 145%), от 0.04 до 2.4 мг/кг. Относительно высоким накоплением лития отличались листья березы на площадях хвостохранилищ ЗИФ-1 и ЗИФ-2.

Ванадий. Средняя концентрация элемента в районе исследования была меньше кларка наземных растений в 4.2 раза. Варьирование его накопления на пробных площадях было значительным (C_V = 107%), от 0.06 до 1.35 мг/кг. Максимальная концентрация элемента отмечена на одной из площадей хвостохранилища ЗИФ-2.

Токсичные микроэлементы. Барий. В районе исследования средняя концентрация бария в листьях березы была больше кларка наземных растений в 2.3 раза, и варьировала на пробных площадях от 4.8 до 96.5 мг/кг. Наибольшее накопление элемента в листьях березы отмечено на хвостохранилище моноцитов. Закономерности изменения концентрации элемента в природных местах произрастания березы и на площадях, нарушенным производственной деятельностью, не обнаружены.

Сурьма. Средняя концентрация элемента в районе исследования была в 21.7 раза больше кларка наземных растений. Относительно высокие концентрации сурьмы были обнаружены на площадях, нарушенных производственной деятельностью: отвале штольни СреднеГолготайского месторождения золота, хвостохранилищах ЗИФ-1 и ЗИФ-2.

Свинец. Среднее содержание свинца в листьях березы в районе исследования было в 3 раза меньше кларка наземных растений, за исключением пробных площадей в березняке, расположенном в долине ручья Кибирева, где накопление элемента было в 1.5 раза больше кларка. Закономерности изменения концентрации элемента на пробных площадях не обнаружено.

Кадмий. Токсическая доза для человека равна 3–330 мг, летальная – 1.5–9.0 г. По отношению к кларку наземных растений средняя концентрация кадмия в листьях березы в районе исследования была в 3.3 раза меньше. Близкое к кларку накопление элемента в листьях березы отмечено на отвале штольни СреднеГолготайского месторождения золота и хвостохранилище ЗИФ-2.

Висмут. Средняя концентрация элемента в листьях березы в районе исследования была в 1.8 раза больше кларка наземных растений и отличалась значительным варьированием на пробных площадях от 0.001 до 0.39 мг/кг (C_V = 126%). Наибольшее накопление элемента в большей мере приурочено к нарушенным местопроизрастаниям березы.

Бериллий. Средняя концентрация элемента в листьях березы в районе исследования была 5.3 раза меньше кларка наземных растений.

Таким образом, из числа жизненно необходимых элементов превышала кларк наземных растений средняя концентрация в листьях березы повислой Fe, Mo, Co, Zn, Mg, Ni, Li, особенно Cr (в 55 раз) и As (в 34 раза). Концентрация Mn и P была близка кларку, накопление в листьях березы Ca, Cu, Se, B, V и особенно Na (в 25 раз) значительно меньше кларка, что возможно было связано с геохимией грунта и почв района исследования. Концентрация в листьях березы токсичных элементов Ba, Bi и особенно Sb (больше в 21.7 раза) превышала кларк наземных растений. Накопление Pb, Cd и Be было меньше кларка наземных растений.

Листья и почки березы повислой используют в официальной медицине. Превышение предельно допустимого содержания мышьяка, согласно требованиям ОФС.1.5.3.0009.15 [18] в лекарственном сырье, отмечено на хвостохранилищах золотоизвлекательных фабрик и особенно на отвалах штольни СреднеГолготайского месторождения. Концентрация мышьяка на этих объектах превышала норму в 4–53 раза. Концентрация других элементов в листьях березы, таких как Pb, Cd, на содержание которых установлены ПДК, находилась в норме.

Население района исследования может использовать березу в качестве веточного корма для мелкого рогатого скота и кроликов. В России установлен максимальнодопустимый уровень (МДУ) химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных (грубые и сочные корма) [19]. При заготовке веточного корма важно учитывать, что концентрация элементов в листьях березы на ряде пробных площадей превышала МДУ: цинка – в 1.2–9.0 раз, железа – в 1.5–8.0, сурьмы – в 2.3–11.0, никеля – в 2–12, хрома – в 2.0– 132, кобальта – в 1.2–2.1, мышьяка – в 1.5–53, кадмия – в 1.6–2.5 раза. Анализ образцов почвы на валовое содержание химических элементов провели на пробных площадях, расположенных на территории производственных объектов: отвале штольни СреднеГолготайского месторождения золота (пробная площадь № 9), хвостохранилищах ЗИФ-1 (пробная площадь № 8) и ЗИФ-2 (пробные площадм № 10–13). Более высокое содержание большинства исследованных элементов было на отвалах штольни. Значительно превышало кларк земной коры содержание в почве мышьяка, сурьмы, а также свинца и хрома. Содержание других элементов было близко к кларку или в 2 раза меньше его (табл. 3).

 

Таблица 3. Валовое содержание химических элементов в почве, мг/кг

Элемент	Кларк в земной коре [20]	Номер пробной площади						Хср ± sx	CV,%
		8	9	10	11	12	13
Fe	46500	21475	31300*	17000	26000	19000	15000**	21600 ± 2480	28
Ca	29600	12850	32500*	10939	4218**	12798	4862	13000 ± 4200	79
Mg	18700	5900	18500*	6995	3618	9527	3136**	7950 ± 2320	71
Na	25000	3300	14000*	9201	3191**	6530	6159	7060 ± 1660	58
P	930	950	1900*	785	1221	1090	698**	1110 ± 180	39
As	1.7	626	1290	560	1530*	880	860	958 ± 155	40
Ba	650	400	700*	520	450	480	380**	488 ± 47	24
Mn	1000	500	500*	400	200**	400	300	383 ± 48	31
Cr	83	47	200	135	230*	115	82	135 ± 29	52
Sb	0,5	67	113*	–	–	–	–	90 ± 23	36
Zn	83	62	142*	46	35**	47	51	64 ± 16	62
Pb	16	18	150*	–	–	19	–	62 ± 44	122
V	90	45	55	60	82	83*	40**	61 ± 7	30
Ni	58	33	76.5*	–	–	–	–	55 ± 22	57
Co	18	7	14*	7.7	9.5	11	7.7	9.5 ± 1.1	28

* Максимальная концентрация элемента. ** Минимальная концентрация элемента.

 

Коэффициенты биологического поглощения химических элементов были определены на площадях, нарушенных производственной деятельностью: хвостохранилищах ЗИФ-1 и ЗИФ-2, отвале штольни СреднеГолготайского месторождения золота. Результаты свидетельствовали об относительно высоком накоплении в листьях березы Zn, Mn, P, Ca, Mg и низком накоплении Ba, Ni, Pb, As, Fe, Sb, Na и V (табл. 4).

 

Таблица 4. Коэффициенты биологического поглощения (КБП) элементов листьями березы повислой

Элемент	Пробная площадь, № (местоположение)
	8 (ЗИФ-1)	10 (ЗИФ-2)	11 (ЗИФ-2)	12 (ЗИФ-2)	13 (ЗИФ-2)	9 (отвал штольни)	Среднее
Zn	4.9	4.9	6.5	9.8	0.93	1.5	4.76 ± 1.34
Mn	0.24	5.3	6.0	1.7	0.57	0.15	2.33 ± 1.08
P	1.5	2.7	2.4	1.8	1.3	0.33	1.66 ± 0.34
Ca	0.85	1.61	4.1	1.8	0.45	0.56	1.56 ± 0.56
Mg	1.50	0.83	1.95	0.80	0.49	0.15	0.95 ± 0.27
Cr	0.018	0.024	0.142	0.057	0.80	0.004	0.17 ± 0.13
Co	0.089	0.274	0.221	0.102	0.12	0.022	0.14 ± 0.04
Ba	0.091	0.023	0.000	0.060	0.013	0.016	0.03 ± 0.01
Ni	0.035	–	–	–	–	0.020	0.03 ± 0.01
Pb	0.022	–	–	0.067	–	0.012	0.03 ± 0.02
As	0.003	0.017	0.011	0.021	0.015	0.020	0.02 ± 0.00
Fe	0.007	0.019	0.023	0.031	0.052	0.005	0.02 ± 0.01
Sb	0.002	–	–	–	–	0.033	0.02 ± 0.02
Na	0.011	0.005	0.017	0.020	0.019	0.002	0.01 ± 0.00
V	0.004	0.006	0.010	0.011	0.034	0.003	0.01 ± 0.01

 

Концентрации ряда химических элементов в листьях березы были корреляционно связаны между собой. Например, величина поглощения цинка корреляционно связана с концентрацией молибдена, селена, кальция, магния, мышьяка – с величиной поглощения кальция, молибдена, сурьмы, кадмия и селена (табл. 5).

 

Таблица 5. Коэффициенты корреляции Пирсона поглощения химических элементов листьями березы повислой (уровень статистической значимости 0.1%)

Элемент	Ca	Mg	Mn	Fe	Zn	Na	B	Cr	Ni	As	Cu	Mo	Sb	Pb	Co	Li
Mg	0.72
Zn	0.87	0.85
Na				0.78
B	0.79	0.69	0.82
Cr				0.83
Ni				0.78				0.95
As	0.78
Mo	0.80				0.70					0.86
Sb	0.79									0.92		0.82
Pb											0.92
Co			0.81				0.71
Li				0.86		0.89							0.78
V				0.98		0.83		0.81	0.71							0.90
Cd										0.72
Bi						0.73								0.75
Se	0.89				0.78		0.82			0.77			0.84		0.69	0.77
Be				0.68											0.73

 

Корреляционные связи между концентрациями химических элементов могут быть объяснены биохимическими особенностями вида растения и геохимией ландшафта.

ВЫВОДЫ

Концентрация большинства исследованных химических элементов в листьях березы в районе исследования характеризовалась высоким уровнем изменчивости, что вероятно было связано с геохимическим разнообразием ландшафта. Максимальное поглощение большинства химических элементов было отмечено на площадях, измененных производственной деятельностью.

В природных растительных сообществах, расположенных на хребте Борщовочный, была обнаружена максимальная концентрация Cu, Ni и Pb в листьях березы, что можно объяснять геохимическими особенностями почвы.

Использование листьев березы как лекарственного сырья на ряде исследованных участков недопустимо из-за высокой концентрации в них As, превышающей установленную норму. Накопление в листьях березы Zn, Fe, Sb, Ni, Cr, Co, As, Cd больше максимального допустимого уровня ограничивает использование веточного корма из березы на ряде площадей.

Свойство листьев березы накапливать относительно высокое количество цинка и марганца может быть использовано для экологического и геохимического мониторинга окружающей среды.

About the authors

V. P. Makarov

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS

Author for correspondence.
Email: vm2853@mail.ru
Russian Federation, ul. Nedorezova 16a, Chita 672014

R. A. Filenko

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS

Email: vm2853@mail.ru
Russian Federation, ul. Nedorezova 16a, Chita 672014

I. E. Mikheev

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS

Email: vm2853@mail.ru
Russian Federation, ul. Nedorezova 16a, Chita 672014

T. V. Zhelibo

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS

Email: vm2853@mail.ru
Russian Federation, ul. Nedorezova 16a, Chita 672014

E. A. Banshchikovaa

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS

Email: vm2853@mail.ru
Russian Federation, ul. Nedorezova 16a, Chita 672014

References

Supplementary files