Влияние различных концентраций кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов на урбанизированной почве - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов
Кадмий - ТМ, который даже в низких концентрациях действует как кумулятивный яд, оказывает токсичное воздействие на живые организмы (Волошин, 1998).
Ингибирование активности каталазы ТМ (Mn, Pb, Fe, Cu, Zn) было установлено работами на черноземной почве Н. Ф. Павлюковой, В. Н. Гришко (2001), Е. И. Новоселовой и др. (2013).
Наблюдаемое авторами снижение активности каталазы указывает на то, что Cd в почве характеризуется подвижным состоянием. Как изучено, уровень токсичности металлов, прямо пропорционален уровню подвижности (Водяницкий и др., 2008; Кузьмина и др., 2011).
В образцах урбанизированной почвы, загрязненной различными концентрациями Cd, показали аналогичное снижение активности фермента каталазы, как и со Pb в течение всего модельного опыта (рис.6).
Рис. 6. Активность каталазы в урбанизированной почве, загрязненной различными концентрациями кадмия
Особенно сильное снижение разложения перекиси водорода по сравнению с незагрязненной почвой отмечается через год с начала эксперимента.
Объясняется это тем, что Cd способен из активного центра фермента активизировать процесс замещения им двухвалентного железа. Достоверное снижение активности фермента отмечается через 3 суток при концентрации 10, 20 мг/кг почвы.
Через 90 суток и в последующие временные промежутки, концентрация токсиканта, начиная с 5 мг/кг почвы, достоверно ингибирует активность каталазы относительно контроля.
Нами установлена обратная зависимость между активностью каталазы и дозой Pb и Cd, однако как видно из рис. 3 и 6 Cd проявляет более сильное токсичное действие на ферментативную активность почвы.
Это также доказывает рис. 6.1при сравнении с рис. 3.1. Как видим из рис. 6.1 процент снижения через 3 суток составляет от 9 до 24%, через 90 11-26%, в 180 сутки 11-39% и 13-40% через 360 суток.
Максимальная токсичность Cd проявляется в конце экспиремента.
Рис. 6.1 Процент снижения активности каталазы в урбаназеме, загрязненном различными концентрациями кадмия
Наблюдаемое нами снижение каталазы обратно пропорционально росту концентрации Cd в почве. Объясняется это тем, что Cd в почве находится по сравнению со Pb в более подвижном состоянии, несмотря на то, что они вносились в почву в виде водного раствора соли. Аналогичная закономерность была установлена работами Н. Ф. Павлюковой, В. Н. Гришко (2001), Е. И. Новоселовой и др. (2013).
Аналогичная картина в изменение активности пероксидазы с Cd в течение полугода (рис. 4 и 7).
Достоверное повышение активности фермента через 3 и 90 суток после поступления Cd в почву относительно контроля выявлено при концентрации 40 и 60 мг/кг почвы. В дальнейшем через 180 суток достоверно увеличивается, начиная с концентрации 20 мг/кг почвы.
Рис. 7. Активность пероксидазы в урбанизированной почве, загрязненной различными концентрациями кадмия
Через 360 суток активность пероксидазы понижается достоверно при дозе кадмия 60 мг/кг почвы. Вероятно, с начала эксперимента в почве создаются условия для снижения уровня токсичности Cd для живых объектов и он переходит в малоподвижное состояние.
Известно, что ТМ в почве могут находиться в различных формах, как более, так и менее токсичных, что зависит от ряда факторов: pH среды, содержания гумуса и глинистых минералов, концентрации и др. При рН выше 7,5, сорбированный почвой Cd, перестает быть легкоподвижным (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). Одной из предпосылок может служить потенциальная кислотность, составляющая в нашей урбанизированной почве в разных образцах в пределах 7,5-7,8 (табл. 1), которая может перейти в актуальную, при протекании активных процессов в почве. В данном случае выявление закономерностей этого процесса не входило в задачи нашего исследования и требует дальнейшего анализа и изучения.
Процент повышения активности фермента относительно контроля показано на рис. 7.1 и составляет через 3 суток от 3 до 19% (Pb: 6-22%), через 90 суток 2-12% (Pb: 2-20%), через 180 4-20% (Pb: 9-26%), через 360 суток идет снижение: 0-12% (рис. 7.2), тогда как у Pb повышалась от 11до 41%.
Рис. 7.1. Процент повышения активности пероксидазы в урбаназеме, загрязненном различными концентрациями кадмия
Рис. 7.2. Процент снижения активности пероксидазы в урбаназеме, загрязненном различными концентрациями кадмия
Как и с Pb у Cd не наблюдается достоверных изменений в активности полифенолоксидазы через 3 суток при всех дозах загрязнителя. Однако, если у Pb через 3 суток активность выше по сравнению с контролем, то Cd оказывает ингибирующее влияние в начальные сроки и сохраняет в течение всего эксперимента (рис. 5 и 8).
Рис. 8. Активность полифенолоксидазы в урбанизированной почве, загрязненной различными концентрациями кадмия
Понижение активности фермента полифенолоксидазы также как с Pb (рис. 5) связано с процессом вытеснения меди из активного центра фермента кадмием (Нечаева и до, 2015). Наблюдается достоверное понижение при низкой дозе загрязнителя 5 мг/кг почвы через 90 и в последующие сроки, которое сохраняется в течение всего модельного опыта. В урбаноземе, который сам по себе обладает низкой буферной емкостью, при загрязнении Cd происходит снижение активности полифенолоксидазы, приводящие к нарушению процессов превращений органических соединений в компоненты гумуса (Хазиев, 2004).
Более наглядное снижение активности полифенолоксидазы приводится в процентном соотношении (рис. 8.1). Процент снижения через 3 суток составляет от 0 до 7%, через 90 11-35%, через 180 12-38% и через 360 суток 11-38%. Токсичность кадмия нарастает на 90 сутки и сохраняется на этом уровне в остальные сроки наблюдения. У Pb проявляется закономерность только через 90 суток и составил от 8 до 19%, в 180 сутки 3-15%, через 360 суток - 11-25%.
Рис. 8.1. Процент снижения активности полифенолоксидазы в урбаназеме, загрязненном различными концентрациями кадмия
Cd аккумулируется в гумусовой толще почв Вынос его за пределы почвенного профиля невелик. Характер распределения в почвенном профиле и ландшафте, видимо, имеет много общего с другими металлами, в частности, с ходом распределения свинца (Кочетков, Лазарева 1999). Наши исследования показали, что кадмий проявляет сходное влияние со свинцом на окислительно-восстановительные процессы в почве. Однако, действие ТМ на ферменты проявляется выборочно, т. е. при одном и том же содержании металлы ингибируют активность фермента каталазы, полифенолоксидазы и повышают активность пероксидазы. Известно, что кадмий закрепляется в почвенном профиле менее прочно по сравнению со свинцом, чем и объясняется его более токсическое проявление на ферментативную активность (Сущук, 2012).
Похожие статьи
-
Окислительно-восстановительные ферменты участвуют в разложении токсических соединений H2O2 (каталаза), формировании почвенного плодородия (пероксидаза,...
-
Основная часть миграции ТМ в биосфере (биологические, атмосферные, водные) берет свое начало в почве, т. к. в ней наблюдается мобилизация металлов, и...
-
Чувствительным индикатором антропогенного загрязнения почв является ее ферментативная активность (Хазиев, 2005). Ведущую роль в почвенной биодинамике...
-
Объект исследования В качестве объекта исследований была использована урбанизированная почва (среднемощная, малогумусная, среднесуглинистая), отобранная...
-
Растения являются маркерами геохимического состояния среды, ввиду аккумуляции металлов из воздуха и загрязненных почв, способны накапливать разные виды...
-
Техногенное загрязнение почв с каждым годом катастрофически возрастает, особенно в мегаполисах с преобладанием промышленных центров. Это свою очередь,...
-
Для снижения отрицательного последствия распространения ТМ в природной среде используются мероприятия, которые направлены на предотвращение объектов...
-
Важное место за оценкой экологического состояния природной среды и создания методик по охране окружающей среды от загрязнения ТМ отведено огромное место...
-
Для проведения лабораторного опыта почва отбиралась из верхнего горизонта ( 0-20см). Перед проведением анализа почву предварительно высушили, очистили от...
-
Кадмий и растения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Кадмий поступает в растения, в основном, за счет почвы. Значительная доля Cd, попадающего в почву, связывается с почвенными химическими комплексами,...
-
Биогеохимические свойства свинца и кадмия - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец - голубовато-серый, мягкий, но тяжелый металл. Среднее содержание свинца в земной коре составляет 1,6-10-3%, его количество в почве колеблется от...
-
Загрязнение почв тяжелыми металлами - Микробиологическая индикация загрязнения окружающей среды
Тяжелые металлы могут сильно понижать биологическую активность почв. Прежде всего, они понижают ферментативную активность почв, снижают уровень...
-
Микробиологическое состояние и ферментативная активность нефтезагрязненных почв
Основное содержание исследования Казахстан на длительную перспективу предусматривает увеличение добычи "черного золота", а это, в свою очередь, ведет к...
-
Кадмий (Cd), Кадмий и почвы - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Кадмий и почвы В почвы кадмий поступает в составе отходов, образующихся при добыче и переработке цинковых, свинцово-цинковых, медно-цинковых руд; в виде...
-
Заключение - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Неконтролируемое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) угрожает здоровью людей. В данной работе были представлены сведения о двух тяжелых...
-
Кадмий (Kd) Общие сведения. Серебристо-белый металл. Т. плавл. 321,03°; т. кип. 767°; плотн. 8,642 г/см ?. Наряду с ртутью и свинцом кадмий относится...
-
Кадмий и удобрения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
В зависимости от доз и наличия фосфорных удобрений, кадмий в почве накапливается в разных количествах. Опасным накоплением кадмия считается 3 мг/кг, в...
-
Незамкнутость техногенного круговорота приводит к загрязнению природной среды, в том числе почвы, различными химическими веществами: тяжелыми металлами,...
-
Соединения с канцерогенными свойствами, Тяжелые металлы - Проблема экологии Мирового океана
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные...
-
С исторической точки зрения интерес проблеме загрязнений почв появился с исследованием плодородия, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь,...
-
Свинец (Pb), Свинец и почвы - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец и почвы Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму...
-
Общие сведения. Тяжелый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий. Т. плавл. 327,4 °C; т. кип. 1725 °C; плотность 11,34 г/см? (20°C)....
-
Свинец и человек - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всем мире признается одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения. Свинец...
-
Словарь терминов - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) - Агентство по токсическим веществам и регистрации заболеваний. Основано в Атланте, штат...
-
Свинец и растения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
По современным представлениям, свинец не является физиологически необходимым элементом для растений. Однако есть и другое мнение, согласно которому...
-
Кадмий и человек - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Основным источником отравлений Cd является работа в промышленности. Виды деятельности, при которых повышается риск отравления кадмием, таковы: *...
-
Наряду с бактериями большое участие в почвообразовательных процессах принимают грибы. Грибная микрофлора в почвах очень разнообразна и представлена...
-
Благодаря вышеперечисленным свойствам, почва обеспечивает живущим в ней организмам водоснабжение и минеральное питание. Недостаток воды в почве угнетает...
-
Почва - это поверхностный слой литосферы, твердой оболочки Земли, контактирующий с воздушной средой. Почва - плотная среда, состоящая из отдельных...
-
Введение - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Хозяйственная деятельность человека приводит к загрязнению компонентов окружающей среды. Одним из таких компонентов является почва. Почвы - это не только...
-
Влияние отходов на почву - Экология нефтегазодобывающих комплексов
При этом следует рассматривать вопросы агроэкологической оценки загрязняющего влияния ОБР, БСВ, Ш и отдельных химреагентов. Что касается воздействия ОБР...
-
Тяжелые металлы - Загрязнения окружающей среды
В нашей республике добываются и перерабатываются сурьма, хром, свинец молибден. Эти и другие металлы: ртуть кадмий цинк, ванадий, марганец, висмут,...
-
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ - Экология почв
Трудности сельскохозяйственного использования и оценки влияния осушительной мелиорации на продуктивность луговых текстурно-дифференцированных почв...
-
Общие сведения. Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее...
-
Общие сведения. СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны...
-
Наряду с зелеными растениями большую роль в почвообразовательном процессе играют микроорганизмы. Это преимущественно одноклеточные, лишенные хлорофилла...
-
Цель работы: освоить методы определения загруженности улиц автотранспортом. Разделились на 3 группы по 2 человека. Производили подсчет автотранспорта на...
-
Цель работы: изучить влияние рН среды и солей тяжелых металлов на изменение цвета флавоноидных пигментов в различных цветковых растениях Собрали...
-
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений -- токсикантов пагубно влияют на...
-
При сооружении полотна дороги, мостов, эстакад, развязок в наибольшей степени нарушается почвенный покров, изменяется естественный ландшафт. Русловые...
Влияние различных концентраций кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов на урбанизированной почве - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов