Определение содержания селена и его антагонистов в почве, воде и соке растений родов береза (Вetula) и клен (Аcer) Мишкинского района республики Башкортостан

Селен в природных средах распространен повсеместно, однако, неравномерное распределение этого элемента по поверхности земли приводит к существованию регионов с естественно повышенной и пониженной концентрацией селена в окружающей среде. Основным источником селена для животных являются растения, которые извлекают селен из почвы. Концентрация селена в почвах различных генетических типов изменяется в очень широких пределах – от 10^-6 до 10^-3 %. Концентрации селена в воздухе и воде обычно очень низкие, и составляют менее 10 нг/м³ в воздухе и несколько мкг/л в воде.

Распределение и транспорт селена в почве и воде определяется естественными геофизическими и биологическими процессами в природе, а также антропогенными процессами, связанными с промышленной деятельностью человека [1, 10]. В пищевую цепь селен поступает по системе вода - почва – растения, поэтому содержание селена важно рассматривать не только в почве и воде, но и в растениях. Селен характеризуется неоднородным распределением в органах растений, что определяется особенностями питания последних. Как правило, наиболее высокое его содержание отмечается в верхушках побегов, в семенах, в корнях, а также в соке в период сокодвижения растений [5].

Селен относится к числу жизненно важных микронутриентов с середины прошлого века, когда была достоверно установлена его значимость для человеческого организма. По уровню концентрации в тканях и органах он уступает только железу, а его нехватка способствует развитию опасных патологий. Селен моделирует иммунитет, является антиоксидантом и обладает защитным влиянием на цитоплазматические мембраны, не допуская их повреждения и генетического нарушения. Селен участвует в формировании и поддержании функции зрения, наряду с кобальтом и магнием, является фактором, который противодействует нарушению хромосомного аппарата [9].

На сегодняшний день имеются отдельные оценочные данные в целом для территории России по содержанию селена, на основании которых страна отнесена к регионам с оптимальной обеспеченностью селеном. В республике Башкортостан не проведены системные исследования по изучению особенностей распределения селена в почвах, сельскохозяйственных растениях и водах.

Известно, что взаимодействие между химическими элементами может быть антагонистическим или синергическим. Элементами-антагонистами селена являются такие элементы, как Pb, Zn, As, Cu, и Cd. Селен уменьшает наличие кадмия в организме за счет образования устойчивых белковых соединений. Мышьяк уменьшает количество селена прямым выведением с желчью. Имея электронную структуру атома, сходную с таковой атома селена, свинец обладает высокой аффинностью по отношению к соединениями серы и взаимодействует с селеном. Медь и селен обладают сходной аффинностью к переносящим белкам или белкам депо; таким образом, селен способен ослаблять токсические воздействия данных элементов, а при его дефиците они начинают усиленно накапливаться, тем самым усугубляя положение[10].

В работе представлены результаты исследования содержания селена и элементов, выступающих по отношению к нему как антагонисты в почве, питьевой и талой воде, а также кленовом и березовом соках Мишкинского района Республики Башкортостан.

Рисунок 1. Карта Мишкинского района РБ

Для исследования район был разделен на 12 участков. Отбор проб питьевой воды проводили в соответствии с ГОСТ 31861-2012 из колонок и частных колодцев [6]. Образцы с разных мест одного района были совмещены для получения составной пробы. Талая вода была первоначально отобрана в виде снега, собранного при снегопаде за период одних суток, согласно ГОСТ 17.1.5.05-85 [7]. Пробы почвы отобраны в соответствии с ГОСТ 17.4.3.-01-83 [8].

Метод исследования: абсорбция атомного пара, полученного при электротермической атомизации пробы.

Полученные результаты представлены в диаграммах 1–5 и таблице 1:

Рисунок 2. Содержание элементов в питьевой воде

Рисунок 3. Содержание элементов в талой воде

Рисунок 4. Содержание элементов в почве

Рисунок 5. Содержание элементов в кленовом соке

Рисунок 6. Содержание элементов в березовом соке

Таблица 1.

Содержание селена и элементов-антагонистов (мкг/дм³)

Содержание селена в почве Мишкинского района РБ составляет 23,27 мкг/кг, что позволяет отнести район к селенодефицитному [2].

Вода обогащается селеном за счет миграции его из грунта и окружающих водоемов почв и разрушающейся органики. Часто количество селена в грунте предопределяет его концентрацию в воде, но часто на содержание микроэлемента влияют биологические процессы, близость грунтовых вод, поступление сточных вод, климатические особенности. Вероятно, данными факторами можно объяснить значительное содержание селена в питьевой воде.

Количество селена в талой воде коррелирует с данными по почве. По содержанию селена соки родов Береза и Клен практически не отличаются. Растения обладают избирательной поглотительной способностью элемента из почвы [3].

Содержание в почве тяжелых металлов не превышает значений ПДК [4].

В почвах среди элементов-антагонистов преобладает медь, ее концентрация велика в питьевой и талой воде. Содержание меди в соках также значительно, из чего следует, что элемент легко переходит барьеры корневой системы растений.

Значительные количества мышьяка и свинца обнаружены в почве и в талой воде. Содержание их в соках значительно меньше, что позволяет предположить, что элементы задерживаются барьерами корневой системы.

Цинк и кадмий содержится в следовых количествах во всех исследуемых объектах.

Можно предположить, что по отношению к исследуемым элементам-антагонистам растения родов Береза и Клен имеют физиологические механизмы защиты.