Помощь студентам в учебе
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦЕ В РАЙОНАХ ПРЕДВОЛЖЬЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Характеристика и распространение тяжелых металлов 6
1.2. Влияние тяжелых металлов на живые организмы 9
1.3. Влияние тяжелых металлов на пчел и продукты пчеловодства 10
1.4. Пыльца. Возможность ее использования для биоиндикации 12
1.5. Факторы негативного воздействия на жизнедеятельность медоносных
пчел 16
1.6. Биомониторинг окружающей природной среды 18
1.7. Современный уровень апимониторинга окружающей среды 21
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1. Объект исследования 25
2.2. Материалы и методы исследования 27
2.3 Обработка результатов 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
ВЫВОДЫ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 52
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Характеристика и распространение тяжелых металлов 6
1.2. Влияние тяжелых металлов на живые организмы 9
1.3. Влияние тяжелых металлов на пчел и продукты пчеловодства 10
1.4. Пыльца. Возможность ее использования для биоиндикации 12
1.5. Факторы негативного воздействия на жизнедеятельность медоносных
пчел 16
1.6. Биомониторинг окружающей природной среды 18
1.7. Современный уровень апимониторинга окружающей среды 21
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1. Объект исследования 25
2.2. Материалы и методы исследования 27
2.3 Обработка результатов 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
ВЫВОДЫ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 52
В настоящие дни экосистема находится под большим влиянием техногенного воздействия. Это способствует загрязнению окружающей среды различными полютантами. Вызвано оно влиянием человеческой деятельности. Поэтому сегодня вызывает значительный интерес изучение миграции биогенных и токсических веществ в окружающей среде и наличие их в продуктах питания, в том числе, и в продуктах пчеловодства.
Среди загрязнителей особенно опасны тяжёлые металлы (ТМ), которые проявляют высокую токсичность в следовых количествах - ртуть, свинец, кадмий и др (Ильязов Р.Г., Шакиров Ф.Х., 2006).
Тяжёлые металлы попадают в почву с атмосферными осадками, с выбросами и стоками промышленных предприятий, выхлопными газами автомобильного транспорта, пестицидами и удобрениями. Эти вещества, входящие в состав выбросов промышленных предприятий и автомобильного транспорта, попадают в гнездо пчёл при сборе ими нектара, пыльцы, прополиса и оказывают токсическое воздействие на организм медоносной пчелы.
С целью контроля уровня тяжелых металлов в окружающей среде возникла необходимость экологического мониторинга этого воздействия. В последние годы имеет место применение такого направления, как апимониторинг. Данный термин (от латинского Apis - пчела) впервые был предложен (Билалов и др., 1990) Билаловым и определен как биомониторинг с использованием биоиндикации на основе характеристик функционирования пчелиных семей и показателей накопления загрязняющих веществ в организме пчел и продуктах пчеловодства.
Эффективность использования апимониторинга подтверждают исследования многих учёных (Колбина Л.М., 1998; Колбина Л.М., 1999; Кочерга О. И.; Мажайский Ю.А.; Макаров Ю.И., 1995; Макаров Ю.И., Мишин И.Н., 1997; Ю.И.Макаров и др., 1999). Так, исследователями было проведено изучение экологического состояния окружающей среды в Балашихинском районе Московской области (Какпаков В.Т., 1995). Учеными Казанского университета также была обоснована возможность применения апимониторинга загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и разработаны программы для обработки данных с созданием картографических схем (Ф.С. Билалов и др., 1991).
Из-за трудностей осуществления мониторинга вследствие того, что существует множество путей воздействия на индикаторный организм, осуществляются программы мониторинга по различным биологическим индикаторам. Однако необходимо правильно выбрать подходящий индикатор. Было определено, что пчелы способны извлекать нежелательные элементы из кормовых субстратов, запасаемых на безвзяточный период в гнезде, что приводит к накоплению пестицидов, тяжелых металлов и других поллютантов в организме рабочих пчел. Это позволяет использовать их в качестве биологических индикаторов загрязнения окружающей среды (Колбина Л.М. и др., 2002; Пивкин В.М., 2005; Русакова Т.М. и др., 2006). Однако исследования в области апимониторинга показали, что продукты пчеловодства (мед, прополис, обножка и др.) наряду с пчелами так же могут служить индикаторами накопления загрязнителей в биоценозах, но авторы оценивают по-разному их адекватность (Алексемицер М.Л. и др., 1997; Гробов О.Ф., 1989; Еськов Е.К., 2006; Ишемгулов А. М., 2006; Ковальский В.В.; Филлипов П.И., 2003). Одни исследователи определили, что загрязнение окружающей среды токсичными элементами серьезно влияет на чистоту меда и воска, а в прополисе и пыльце тяжелые металлы вовсе не накапливаются (Русакова Т.М. и др., 2003). Другие учёные считают, что пыльца и прополис накапливают ТМ и могут выступать в качестве индикатора (Макаров Ю.И. др., 1995; Пашаян С.А. и др., 2007). Некоторые исследованию считают, что среди продуктов пчеловодства в качестве индикатора наиболее показательна пыльцевая обножка, что определяет актуальность её изучения.
Необходимо отметить, что актуальность изучаемой темы так же связано с тем, что негативное воздействие со стороны тяжелых металлов приводит к снижению репродуктивной деятельности организмов. Насекомые, в том числе и пчелы, играют очень значимую роль в экосистеме. Они принимают участие в опылении урожая, обогащении почвы, тем самым принося пользу сельскому хозяйству. Так, исследования, опубликованные немецкими учеными в журнале Biological Conservation (Francisco Sanchez-Bayo, 2019), говорят о стремительном снижении биоразнообразия многих видов насекомых. На сегодняшний день наблюдается сокращение их популяции на 40%. Так же, согласно данным В.И. Лебедева, Л.В. Прокофьевой (В.И. Лебедев, Л.В. Прокофьева, 2012) в некоторых регионах России наблюдается сокращение пчелиных семей. Так, в Ставропольском крае количество пчелиных семей сократилось на 33%. В Воронежской области - почти на 9%, в Краснодарском крае - на 9%, в Республике Башкортостан - на 2%.
Цель данной работы: установление уровня загрязненности окружающей среды тяжелыми металлами с помощью метода апимониторинга с применением цветочной пыльцы.
Для достижения данной цели перед нами были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ массовой доли ТМ методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой;
2. Провести сравнительный анализ концентраций тяжелых металлов в пыльце с фоновыми концентрациями;
3. Оценить содержание ТМ в цветочной пыльце в районах Предволжья республики Татарстан.
Среди загрязнителей особенно опасны тяжёлые металлы (ТМ), которые проявляют высокую токсичность в следовых количествах - ртуть, свинец, кадмий и др (Ильязов Р.Г., Шакиров Ф.Х., 2006).
Тяжёлые металлы попадают в почву с атмосферными осадками, с выбросами и стоками промышленных предприятий, выхлопными газами автомобильного транспорта, пестицидами и удобрениями. Эти вещества, входящие в состав выбросов промышленных предприятий и автомобильного транспорта, попадают в гнездо пчёл при сборе ими нектара, пыльцы, прополиса и оказывают токсическое воздействие на организм медоносной пчелы.
С целью контроля уровня тяжелых металлов в окружающей среде возникла необходимость экологического мониторинга этого воздействия. В последние годы имеет место применение такого направления, как апимониторинг. Данный термин (от латинского Apis - пчела) впервые был предложен (Билалов и др., 1990) Билаловым и определен как биомониторинг с использованием биоиндикации на основе характеристик функционирования пчелиных семей и показателей накопления загрязняющих веществ в организме пчел и продуктах пчеловодства.
Эффективность использования апимониторинга подтверждают исследования многих учёных (Колбина Л.М., 1998; Колбина Л.М., 1999; Кочерга О. И.; Мажайский Ю.А.; Макаров Ю.И., 1995; Макаров Ю.И., Мишин И.Н., 1997; Ю.И.Макаров и др., 1999). Так, исследователями было проведено изучение экологического состояния окружающей среды в Балашихинском районе Московской области (Какпаков В.Т., 1995). Учеными Казанского университета также была обоснована возможность применения апимониторинга загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и разработаны программы для обработки данных с созданием картографических схем (Ф.С. Билалов и др., 1991).
Из-за трудностей осуществления мониторинга вследствие того, что существует множество путей воздействия на индикаторный организм, осуществляются программы мониторинга по различным биологическим индикаторам. Однако необходимо правильно выбрать подходящий индикатор. Было определено, что пчелы способны извлекать нежелательные элементы из кормовых субстратов, запасаемых на безвзяточный период в гнезде, что приводит к накоплению пестицидов, тяжелых металлов и других поллютантов в организме рабочих пчел. Это позволяет использовать их в качестве биологических индикаторов загрязнения окружающей среды (Колбина Л.М. и др., 2002; Пивкин В.М., 2005; Русакова Т.М. и др., 2006). Однако исследования в области апимониторинга показали, что продукты пчеловодства (мед, прополис, обножка и др.) наряду с пчелами так же могут служить индикаторами накопления загрязнителей в биоценозах, но авторы оценивают по-разному их адекватность (Алексемицер М.Л. и др., 1997; Гробов О.Ф., 1989; Еськов Е.К., 2006; Ишемгулов А. М., 2006; Ковальский В.В.; Филлипов П.И., 2003). Одни исследователи определили, что загрязнение окружающей среды токсичными элементами серьезно влияет на чистоту меда и воска, а в прополисе и пыльце тяжелые металлы вовсе не накапливаются (Русакова Т.М. и др., 2003). Другие учёные считают, что пыльца и прополис накапливают ТМ и могут выступать в качестве индикатора (Макаров Ю.И. др., 1995; Пашаян С.А. и др., 2007). Некоторые исследованию считают, что среди продуктов пчеловодства в качестве индикатора наиболее показательна пыльцевая обножка, что определяет актуальность её изучения.
Необходимо отметить, что актуальность изучаемой темы так же связано с тем, что негативное воздействие со стороны тяжелых металлов приводит к снижению репродуктивной деятельности организмов. Насекомые, в том числе и пчелы, играют очень значимую роль в экосистеме. Они принимают участие в опылении урожая, обогащении почвы, тем самым принося пользу сельскому хозяйству. Так, исследования, опубликованные немецкими учеными в журнале Biological Conservation (Francisco Sanchez-Bayo, 2019), говорят о стремительном снижении биоразнообразия многих видов насекомых. На сегодняшний день наблюдается сокращение их популяции на 40%. Так же, согласно данным В.И. Лебедева, Л.В. Прокофьевой (В.И. Лебедев, Л.В. Прокофьева, 2012) в некоторых регионах России наблюдается сокращение пчелиных семей. Так, в Ставропольском крае количество пчелиных семей сократилось на 33%. В Воронежской области - почти на 9%, в Краснодарском крае - на 9%, в Республике Башкортостан - на 2%.
Цель данной работы: установление уровня загрязненности окружающей среды тяжелыми металлами с помощью метода апимониторинга с применением цветочной пыльцы.
Для достижения данной цели перед нами были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ массовой доли ТМ методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой;
2. Провести сравнительный анализ концентраций тяжелых металлов в пыльце с фоновыми концентрациями;
3. Оценить содержание ТМ в цветочной пыльце в районах Предволжья республики Татарстан.
1. Содержание кадмия в цветочной пыльце на пасеках разных районов Предволжья изменялось в пределах от 0,44 до 1,1 мг/кг, алюминия - от 2,5 до 15.3 мг/кг, содержание кобальта - от 2,5 до 4,2 мг/кг, хрома - от 0,01 до 7,2 мг/кг, меди - от 4,5 до 58,4 мг/кг, мышьяка - от 1,3 до 6,3 мг/кг, железа - от 10.4 до 26 мг/кг, марганца - от 12,2 до 18 мг/кг, молибдена - 0,02 до 1,2 мг/кг, никеля - 1,1 до 4,4 мг/кг, свинца - от 0,3 до 3,03 мг/кг, селена - от 0,22 до 2,8 мг/кг, стронция - от до 1,5 до 3,2 мг/кг, цинка от 22 до 105, 4 мг/кг.
2. Исследования загрязненности цветочной пыльцы показало, что максимальные концентрации поллютантов содержались в пробах Камско- Устьинского (мышьяк, цинк, медь, марганец), Апастовского (мышьяк), Буинского (цинк, мышьяк), Кайбицкого (алюминий), Верхнеуслонского районов (медь, кобальт, марганец, мышьяк), г. Казани (алюминий).
3. Полученные результаты могут быть обусловлены развитием сельского хозяйства, а также прохождением нефтегазопроводов и близостью расположения мест отбора проб от автомагистралей, где все больше происходит интенсивное движение транспорта.
2. Исследования загрязненности цветочной пыльцы показало, что максимальные концентрации поллютантов содержались в пробах Камско- Устьинского (мышьяк, цинк, медь, марганец), Апастовского (мышьяк), Буинского (цинк, мышьяк), Кайбицкого (алюминий), Верхнеуслонского районов (медь, кобальт, марганец, мышьяк), г. Казани (алюминий).
3. Полученные результаты могут быть обусловлены развитием сельского хозяйства, а также прохождением нефтегазопроводов и близостью расположения мест отбора проб от автомагистралей, где все больше происходит интенсивное движение транспорта.