Геохимия, 2022, T. 67, № 2, стр. 191-202

Биогеохимическая миграция и аккумуляция химических элементов растениями в аквасистеме сбросного канала Кольской АЭС

И. Р. Елизарова a*, Д. С. Бернадская a**, Д. Б. Денисов a, А. В. Разумовская a

a Институт проблем промышленной экологии севера КНЦ РАН
184209 Апатиты, Мурманская обл., Россия

* E-mail: elizarir@yandex.ru
** E-mail: daria.tskp@mail.ru

Поступила в редакцию 08.03.2020
После доработки 11.10.2020
Принята к публикации 03.11.2020

Аннотация

Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определен максимально полный химический состав воды и тканей некоторых представителей высшей водной растительности в сбросном канале Кольской АЭС. Проведена оценка качества вод и рассчитаны коэффициенты биологического поглощения химических элементов в водных растениях. Определяющим фактором при накоплении в растениях химических элементов может являться их поглощение в виде гуматных комплексов, гидроксидных и карбонат-ионов. Установлено, что накопление катионов металлов, в том числе редкоземельных элементов (РЗЭ), в тканях растений коррелирует с константой стойкости гуминовых комплексов этих металлов. Наиболее активно происходит аккумуляция растениями Al, Ti, Fe, Ce, V, Y, Pr и La. Интенсивность бионакопления элементов в условиях влияния подогретых вод КАЭС на порядки выше, чем в озерах с естественным температурным режимом. Впервые для изучения миграции РЗЭ из водной среды в ткани растений было использовано нормирование на состав хондрита С1, которое позволило выявить приоритетное биопоглощение легких РЗЭ.

Ключевые слова: водные растения, сбросной канал, коэффициент биологического накопления, тяжелые металлы, редкоземельные элементы, масс-спектрометрический анализ

Список литературы

  1. Балашов Ю.А. (1976) Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 267 с.

  2. Баренбойм Г.М., Авандеева О.П. (2014) Редкоземельные элементы в водных объектах (экологические аспекты). Вода: химия и экология. 71(5), 42-55.

  3. Бражная И.Э. (2012) Исследование безопасности и минерального состава дикорастущего сырья Кольского полуострова. Вестник МГТУ. 15(1), 11-14.

  4. Васильева Е.И., Шабанова Е.В., Суслопарова В.Е., Манохина С.Н. (2014) Оценивание согласованности китайских и российских стандартных образцов растений по данным масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Современные методы анализа веществ и материалов. Масс-спектрометрия. 3, 24-32.

  5. Волков И.В. (2016) Реакции микроэлементов с гуминовыми кислотами как основа сорбционной дезактивации и очистки техногенных отходов. Дис. … канд. химических наук. Екатеринбург. ФГБУН Институт химии твердого тела УрОРАН, 164 с.

  6. Гришанцева Е.С., Бычков А.Ю., Шурупова С.А., Федорова Л.П. (2017) Биогеохимические особенности накопления редкоземельных элементов макрофитами Иваньковского водохранилища. Гидробиология. Труды Карельского научного центра РАН. 3, 55-64.

  7. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А. (2015) Изменение концентраций никеля и меди в поверхностных слоях донных отложений оз. Имандра за последние полвека. Вестник МГТУ. 18(2), 307-321.

  8. Даувальтер В.А., Терентьев П.М. (2018) Аккумуляция тяжелых металлов в донных отложениях и органах и тканях сига (Coregonus lavaretus) озера Имандра. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 15, 445-448.

  9. Денисов Д.Б., Валькова С.А., Терентьев П.М., Сандимиров С.С., Вандыш О.И. (2017) Современное состояние экосистемы оз. Имандра в зоне влияния Кольской АЭС (Мурманская область). Вода: химия и экология. 6, 41-51.

  10. Дубинин А.В. (2006) Геохимия редкоземельных элементов в океане. М.: Наука, 360 с.

  11. Елисеева О.В., Елисеев А.Ф. (2011) Содержание некоторых микроэлементов в вегетативных органах редьки (raphanussativus l.). Известия ТСХА. 2, 59-68.

  12. Ефремов А.Н., Иминова Д.Е., Алехина Е.А., Дюсембаев С.Т. (2017) Содержание химических элементов в фитомассе некоторых представителей семейства hydrocharitaceae. Химия растительного сырья. 1, 107-111.

  13. Иванов В.В. (1997) Экологическая геохимия элементов: в 6 кн., справочник / Ред. Э. К. Буренков. М.: Недра, 607 с.

  14. Колесников Л.Е., Павлова М.Н., Колесникова Ю.Р. (2014) Биохимический состав зерна у устойчивых и восприимчивых к бурой ржавчине сортов яровой мягкой пшеницы. Известия СПбГАУ. 36, 46-49.

  15. Колесников Л.Е. (2014) Внутривидовая изменчивость элементного состава яровой мягкой пшеницы и ее связь с урожайностью и повреждением листьев вредителями. Биосфера. 6(4), 359-364.

  16. Комулайнен С.Ф., Морозов А.К. (2010) Динамика тяжелых металлов в фитоперифитоне малых рек Кольского полуострова. Водные ресурсы. 37(6), 752-756.

  17. Кузьминова О.В. (2015) Оценка степени загрязнения тяжёлыми металлами компонентов природной среды г. Свирска (Иркутская область). Известия Иркутского государственного университета Серия “Биология. Экология”. 11, 81-92.

  18. Куриленко В.В., Осмоловская Н.Г. (2007) Биоиндикаторная роль высших растений при диагностике загрязнений водных экосистем на примере малых водоемов г. Санкт-Петербурга. Водные ресурсы. 34(6), 757-764.

  19. Лычагина Н.Ю., Касимов Н.С., Лычагин М.Ю. (1998) Биогеохимия макрофитов дельты Волги. Геология Прикаспия. 4, 83 с.

  20. Моисеенко Т.И., Яковлев В.А. (1990) Антропогенные преобразования водных экосистем Кольского Севера. Л.: Наука, 221 с.

  21. Моисеенко Т.И. (2002) Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. М.: Наука, 403 с.

  22. Моисеенко Т.И., Дину М.И., Гашкина Н.А., Кремлева Т.А. (2013) Формы нахождения металлов в природных водах в зависимости от их химического состава. Водные ресурсы. 4, 375-385.

  23. Сандимиров С.С., Кудрявцева Л.П., Петрова О.В. (2017) Современное состояние гидрохимических показателей южных плесов озера Имандра. Вода: химия и экология. 2, 9-19.

  24. Сорокина И.О. (2012) Свинец в ландшавтах г. Улан-Батор (Монголия). Аридные экосистемы. 18(1), 81-89.

  25. Ткаченко А.В. (2015) Определение тяжелых металлов в фитомассе и метод ее утилизации. Научный журн. КубГАУ. 106(02), 57-69.

  26. Фомина А.А., Тихомирова Е.И., Кораблева А.И. (2016) Анализ содержания тяжелых металлов в высших водных растениях Волгоградского водохранилища. Известия Самарского научного центра РАН. 18(2), 822-826.

  27. Щукарев А.С. (1970–1974) Неорганическая химия. Л.: Высшая школа, 360 с.

  28. Chua H. (1998) Bio-accumulation of environmental residues of rare earth elements in aquatic flora Eichhornia crassipes (Mart.) Solms in Guangdong Province of China. The Science of the Total Environment. 214, 79-85.

  29. Fritioff Å., Kautsky L., Greger M. (2005) Influence of temperature and salinity on heavy metal uptake by submersed plants. Environmental Pollution. 133(2), 265-274.

  30. Kashulin N.A., Dauvalter V.A., Denisov D.B., Valkova S.A., Vandysh O.I., Terentjev P.M., Kashulin A.N. (2017) Selected aspects of the current state of freshwater resources in the Murmansk Region, Russia. Science and Health. 52(9), 921-929.

  31. Luo, Y.-R., Byrne R.H. (2004) Carbonate complexation of yttrium and the rare earth elements in natural rivers. Geochim. Cosmochim. Acta. 68, 691-699.

  32. McDonough W.F., Sun S.-S. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol. 120, 223-253.

  33. Sonke J.E. (2006) Lanthanide-humic substances complexation. II. Calibration of humic ion-binding model V. Environmental Science & Technology. 40, 7481-7487.

  34. Sonke J.E., Salters J.M. (2006) Lanthanide–humic substances complexation. I. Experimental evidence for a lanthanide contraction effect. Geochim. Cosmochim. Acta. 70, 1495-1506.

  35. Tang J., Johannesson K.H. (2003) Speciation of rare earth elements in natural terrestrial waters: assessing the role of dissolved organic matter from the modeling approach. Geochim. Cosmochim. Acta. 67, 2321-2339.

Дополнительные материалы отсутствуют.