Оценка токсичности меди для подсолнечника в условиях уникального моноэлементного загрязнения почв1

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В исследованиях при оценке токсичности металлов в основном используют искусственно загрязненные почвы, в то время как работы по изучению нативных техногенно загрязненных почв остаются немногочисленными. Полиэлементное загрязнение почв, которое характерно для техногенно загрязненных территорий, затрудняет интерпретацию результатов. Это подчеркивает особую ценность территорий с моноэлементным загрязнением. Одними из таких участков являются Каргалинские медные рудники в Оренбургской области Российской Федерации. В данном исследовании проводится оценка фитотоксического эффекта, оказываемого медью на подсолнечник (Helianthus annuus L.), выращенный в полевых условиях на участке, загрязненном при разработке медного рудника, который действовал в XVIII–XIX веках. Концентрация металла в почве участка достигала 10 000 мг/кг. При этом содержание других элементов имело значения, близкие к фоновым, что подчеркивает уникальность моноэлементного загрязнения в районе исследования. Эффективные концентрации 25% и 50% (EC 25 и EC 50 ) содержания меди в побегах подсолнечника составили 9.8 и 12 мг/кг соответственно. В свою очередь значения EC 25 и EC 50 валового содержания меди в почве составили 706 и 929 мг/кг соответственно.

Об авторах

Ф. Тапия-Писарро

Департамент ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем, Российский университет дружбы народов

Email: nrcki@nrcki.ru
117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Э. А. Довлетярова

Департамент ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем, Российский университет дружбы народов

Email: nrcki@nrcki.ru
117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Д. Г. Поляков

Институт степи УрО РАН

Email: nrcki@nrcki.ru
460000 Оренбург, ул. Пионерская, 11

С. В. Богданов

Институт степи УрО РАН

Email: nrcki@nrcki.ru
460000 Оренбург, ул. Пионерская, 11

Н. А. Терехова

Кафедра биологии и почвоведения, Оренбургский государственный университет

Email: nrcki@nrcki.ru
460018 Оренбург, просп. Победы, 13

Т. В. Федоров

Горный институт УрО РАН

Email: nrcki@nrcki.ru
614007 Пермь, ул. Сибирская, 78А

М. М. Карпухин

Геологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nrcki@nrcki.ru
119991 Москва, Ленинские горы, 1

Ю. А. Крутяков

Химический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"

Email: nrcki@nrcki.ru
119991 Москва, Ленинские горы, 1; 123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1

К. Яньез

Институт биологии, Папский католический университет Вальпараисо

Email: nrcki@nrcki.ru
2340000 Вальпараисо, просп. Универсидад, 330

А. Неаман

Факультет сельскохозяйственных наук, Университет Тарапака

Email: nrcki@nrcki.ru
1000000 Арика, просп. 18 Сентября, 2222

Список литературы

  1. Vorobeichik E.L., Kozlov M.V. Impact of point polluters on terrestrial ecosystems: Methodology of research, experimental design, and typical errors // Russ. J. Ecol. 2012. V. 43. № 2. P. 89–96. https://doi.org/10.1134/s1067413612020166
  2. Koptsik S.V., Koptsik G.N. Assessment of current risks of excessive heavy metal accumulation in soils based on the concept of critical loads: A review // Eurasian Soil Science. 2022. V. 55. № 5. P. 627–640. https://doi.org/10.1134/s1064229322050039
  3. Minkina T.M., Motuzova G.V., Mandzhieva S.S., Nazarenko O.G. Ecological resistance of the soilplant system to contamination by heavy metals // J. Geochem. Explor. 2012. V. 123. P. 33–40. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2012.08.021
  4. Adriano D.C. Trace elements in terrestrial environments: Biogeochemistry, bioavailability, and risk of metals. New York: Springer-Verlag, 2001. 867 p.
  5. Duffus J.H. “Heavy metals” a meaningless term? (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2002. V. 74. P. 793–807. https://doi.org/10.1351/pac200274050793
  6. Hodson M.E. Heavy metals – geochemical bogey men? // Environ Pollut. 2004. V. 129. № 3. P. 341–343. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2003.11.003
  7. Neaman A. Soil metals // Idesia (Chile). 2022. V. 40. № 2. P. 2–6. https://doi.org/10.4067/S0718-34292022000200002 https://doi.org/10.4067/S0718-34292022000200002
  8. Santa-Cruz J., Peñaloza P., Korneykova M.V., Neaman A. Thresholds of metal and metalloid toxicity in field-collected anthropogenically contaminated soils: A review // Geogr. Environ. Sustain. 2021. V. 14. № 2. P. 6–21. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2021-023
  9. Zhikharev A.P., Sahakyan L., Tepanosyan G. et al. Metal phytotoxicity thresholds in copper smelter-contaminated soils // Idesia (Chile). 2022. V. 40. № 3. P. 135–143. https://doi.org/10.4067/S0718-34292022000300135
  10. Wieser P.E., Jenner F.E. Chalcophile elements: Systematics and relevance // Encyclopedia of Geology (Second Edition) / Eds. Alderton D., Elias S.A. Cambridge, MA: Academic Press, 2021. P. 67–80.
  11. Vorobeichik E.L. Natural recovery of terrestrial ecosystems after the cessation of industrial pollution: A state-of-the-art review // Russ. J. Ecol. 2022. V. 53. № 1. P. 1–39. https://doi.org/10.1134/s1067413622010118
  12. Neaman A., Tapia-Pizarro F., Kozlova E.V. et al. Comparative sensitivity of earthworms and microorganisms as bioindicators of copper toxicity in a monometallic contamination site // Int. J. Agric. Nat. Resour. 2025. V. 52. № 2. P. 79–91. https://doi.org/10.7764/ijanr.v52i2.90774 https://doi.org/10.7764/ijanr.v52i2.90774
  13. Tapia-Pizarro F., Dovletyarova E.A., Gunko A.A. et al. The effect of laboratory testing duration on copper phytotoxicity in industrially polluted soils // Biol. Bull. 2025. V. 52. P. 289–297. https://doi.org/10.1134/S1062359025612273
  14. Gunko A.A. The exploration of the old copper mines of XVII–XIX centuries in Tatarstan // Peshchery (Caves). 2008. V. 31. P. 74–89.
  15. Gunko A. Research prospects of old mine workings in the Ural mountains // Proceedings of the 16th International Congress of Speleology. Czech Republic, Brno, 2013. P. 213–216.
  16. Dovletyarova E.A., Zhikharev A.P., Polyakov D.G. et al. Extremely high soil copper content, yet low phytotoxicity: A unique case of monometallic soil pollution at Kargaly, Russia // Environ. Toxicol. Chem. 2023. V. 42. № 3. P. 707–713. https://doi.org/10.1002/etc.5562
  17. Dovletyarova E.A., Zhikharev A.P., Polyakov D.G. et al. Copper phytotoxicity thresholds for sunflower: A field experiment at a site with unique monometallic soil contamination // Russ. J. Plant Physiol. 2024. V. 71. Art. 224. https://doi.org/10.1134/S1021443724608735
  18. Garcia J.M.V., Navarrete M.I.M., Saez J.A.L., Morencos I.D. Environmental impact of copper mining and metallurgy during the Bronze Age at Kargaly (Orenburg region, Russia) // Trabajos de Prehistoria. 2010. V. 67. № 2. P. 511–544. https://doi.org/10.3989/tp.2010.10054 https://doi.org/10.3989/tp.2010.10054
  19. Marschner H. Mineral nutrition of higher plants. London, United Kingdom: Academic Press, 2003.
  20. Soil Survey Staff. Keys to Soil Taxonomy. Washington, DC, USA: United States Department of Agriculture, National Resources Conservation Service, 2022. 410 p.
  21. Khitrov N.B., Gerasimova M.I. Diagnostic horizons in the classification system of Russian soils: Version 2021 // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54. № 8. P. 1131–1140. https://doi.org/10.1134/s1064229321080093
  22. Selles I., Neaman A., Krutyakov Y.A., Ginocchio R. Rising copper exposure effects on nutrient uptake in two species with distinct copper tolerance // Russ. J. Plant Physiol. 2021. V. 68. № 2. P. 300–306. https://doi.org/10.1134/S1021443721020175
  23. Sauvé S., Hendershot W., Allen H. Solid-solution partitioning of metals in contaminated soils: Dependence on pH, total metal burden, and organic matter // Environ. Sci. Technol. 2000. V. 34. P. 1125–1131. https://doi.org/10.1021/es9907764
  24. Ball J.W., Nordstrom D.K. User’s manual for WATEQ4F, with revised thermodynamic data base and text cases for calculating speciation of major, trace, and redox elements in natural waters. Menlo Park, CA, USA: US Geological Survey, 1991. 189 p.
  25. Verdejo J., Ginocchio R., Sauvé S. et al. Thresholds of copper phytotoxicity in field-collected agricultural soils exposed to copper mining activities in Chile // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015. V. 122. P. 171–177. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2015.07.026
  26. Verdejo J., Ginocchio R., Sauvé S. et al. Thresholds of copper toxicity to lettuce in field-collected agricultural soils exposed to copper mining activities in Chile // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2016. V. 16. P. 154–158. https://doi.org/10.4067/S0718-95162016005000011
  27. Mondaca P., Catrin J., Verdejo J. et al. Advances on the determination of thresholds of Cu phytotoxicity in field-contaminated soils in central Chile // Environ Pollut. 2017. V. 223. P. 146–152. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.12.076
  28. Marschner H. Zinc uptake from soils // Zinc in Soils and Plants / Eds. Robson A.D. Dordrecht, The Netherlands, 1993. P. 59–77.
  29. Prudnikova E.V., Neaman A., Terekhova V.A. et al. Root elongation method for the quality assessment of metal- polluted soils: Whole soil or soil-water extract? // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2020. V. 20. P. 2294–2303. https://doi.org/10.1007/s42729-020-00295-x
  30. Peñaloza P., Valdebenito S., Vidal K. et al. Decoding phytotoxicity: the predictive power of total soil copper content in long-term pepper growth in copper-polluted soils // Russ. J. Plant Physiol. 2024. V. 71. Art. 127. https://doi.org/10.1134/S102144372460 4853
  31. Lillo-Robles F., Tapia-Gatica J., Díaz-Siefer P. et al. Which soil Cu pool governs phytotoxicity in fieldcollected soils contaminated by copper smelting activities in central Chile? // Chemosphere. 2020. V. 242. Art. 125176. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125176

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ МЕДИ ДЛЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ УНИКАЛЬНОГО МОНОЭЛЕМЕНТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
Скачать (3MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).