melioМелиорацияLand Reclamation2070-4828Институт мелиорацииmelio-971Research ArticleЭКОЛОГИЯECOLOGYМоделирование и прогнозирование пространственного распределения загрязнения тяжелыми металлами картофеля и овощей, выращиваемых на агроселитебных территорияхModeling and forecasting the spatial distribution of heavy metals contamination of potatoes and vegetables cultivated in agrosettle territoryЛевшукО. Н.LevshukO. N.

аспирант

г. Горки

МыслываТ. Н.MyslyvaT. N.

доктор сельскохозяйственных наук 

г. Горки

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия»Belarus202118102021038598Copyright © Левшук О.Н., Мыслыва Т.Н., 20212021Левшук О.Н., Мыслыва Т.Н.Levshuk O.N., Myslyva T.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://melio.belal.by/jour/article/view/971

На основании собственных экспериментальных исследований выполнена комплексная оценка загрязнения тяжелыми металлами (Cu, Zn, Mn, Pb, Cd,) картофеля и овощей, выращиваемых в пределах территории с индивидуальной жилой застройкой г. Горки. Установлено, что загрязнение овощей и картофеля имеет полиэлементный характер, а доминирующими их загрязнителями являются: для картофеля – Cd; для свеклы столовой и моркови столовой – Zn и Cd; для капусты белокочанной и лука репчатого – Zn; для свеклы столовой – Cu. По способности к биологическому накоплению тяжелые металлы располагаются в следующие ниспадающие ряды: картофель: Cu > Cd > Zn > Pb > Mn; свекла столовая: Cu > Zn > Cd > Mn > Pb; морковь столовая: Cd > Zn > Cu > Pb > Mn; капуста белокочанная и лук репчатый: Zn > Cu > Cd > Pb > Mn. Для моделирования пространственного распределения загрязнения тяжелыми металлами картофеля и овощей использовался метод радиальных базисных функций, с помощью которого определены три зоны с различным уровнем комплексного загрязнения. Посредством применения автоматизированных нейронных сетей из многослойных перцептронов с минимальным и максимальным количеством скрытых нейронов 3 и 10 соответственно созданы модели, позволяющие прогнозировать накопление тяжелых металлов в картофеле и овощах. Результаты исследования могут быть использованы как местными органами государственного управления, так и исследователями для разработки мер по снижению риска для здоровья населения от употребления в пищу загрязненной продукции.

On the basis of our own experimental studies, a comprehensive assessment of the contamination with heavy metals (Cu, Zn, Mn, Pb, Cd,) of potatoes and vegetables grown within the territory with individual residential buildings in the city of Gorki was carried out. It has been established that the pollution of vegetables and potatoes is of a multi-element nature, and their dominant pollutants are: for potatoes – Cd; for beet and carrot – Zn and Cd; for cabbage and onion – Zn; for beet – Cu. According to their ability to bioaccumulate, heavy metals are arranged in the following descending rows: potatoes: Cu > Cd > Zn > Pb > Mn; beet: Cu > Zn > Cd > Mn > Pb; carrot: Cd > Zn> Cu > Pb > Mn; cabbage and onion: Zn > Cu > Cd > Pb > Mn. The method of radial basis functions, which identified three zones with different levels of complex contamination of potatoes and vegetables with heavy metals, was used to model the spatial distribution of contamination. Models were created to predict the accumulation of heavy metals in potatoes and vegetables by using automated neural networks of multilayer perceptron with a minimum and maximum number of hidden neurons 3 and 10, respectively. The results of the study can be used by both local government bodies and researchers to develop measures to reduce the risk to public health from consuming contaminated food.

тяжелые металлыкартофельовощизагрязнениепрогнозированиеheavy metalspotatoesvegetablespollutionforecastingReferencesМыслыва, Т. Н. Тяжелые металлы в агроселитебных ландшафтах г. Горки / Т. Н. Мыслыва, О. Н. Левшук // Вестн. Белорус. гос. с.- х. акад. – 2019. – № 2. – С. 211–216.Мыслыва, Т. Н. Тяжелые металлы в агроселитебных ландшафтах г. Горки / Т. Н. Мыслыва, О. Н. Левшук // Вестн. Белорус. гос. с.- х. акад. – 2019. – № 2. – С. 211–216.Социальное положение и уровень жизни населения Республики Беларусь : стат. сб. / Нац. стат. ком. Респ. Беларусь; Гос. ком. по имуществу Респ. Беларусь. – Минск, 2019. – 264 с.Социальное положение и уровень жизни населения Республики Беларусь : стат. сб. / Нац. стат. ком. Респ. Беларусь; Гос. ком. по имуществу Респ. Беларусь. – Минск, 2019. – 264 с.Сельское хозяйство Республики Беларусь : стат. сб. / Нац. стат. ком. Респ. Беларусь. – Минск, 2020. – 179 с.Сельское хозяйство Республики Беларусь : стат. сб. / Нац. стат. ком. Респ. Беларусь. – Минск, 2020. – 179 с.Мыслыва, Т. Н. Загрязнение тяжелыми металлами овощных культур, выращиваемых в пределах 15-км пригородной зоны г. Житомир / Т. Н. Мыслыва // Молодежь и инновации – 2013: материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, Горки, 29–31 мая 2013 г. / Белорус. гос. с.-х. акад. – Горки, 2013. – С. 201–204.Мыслыва, Т. Н. Загрязнение тяжелыми металлами овощных культур, выращиваемых в пределах 15-км пригородной зоны г. Житомир / Т. Н. Мыслыва // Молодежь и инновации – 2013: материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, Горки, 29–31 мая 2013 г. / Белорус. гос. с.-х. акад. – Горки, 2013. – С. 201–204.Öztürk, E. Variation in heavy metal concentrations of potato (Solanum tuberosum L.) cultivars / E. Öztürk, E. Atsan, T. Polat, K. Kara // Journ. of Animal and Plant Sciences. – 2011. – Vol. 21 (2). – Р. 235–239.Öztürk, E. Variation in heavy metal concentrations of potato (Solanum tuberosum L.) cultivars / E. Öztürk, E. Atsan, T. Polat, K. Kara // Journ. of Animal and Plant Sciences. – 2011. – Vol. 21 (2). – Р. 235–239.Водяницкий, Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) / Ю. Н. Водяницкий // Почвоведение. – 2013. – № 7. – С. 872–881.Водяницкий, Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) / Ю. Н. Водяницкий // Почвоведение. – 2013. – № 7. – С. 872–881.Станченко, Л. Ю. Распределение тяжелых металлов в почвах и растительности городских экосистем Калининградской области / Л. Ю. Станченко // Вестн. Рос. гос. ун-та имени И. Канта. – 2009. – № 1. – С. 81–85.Станченко, Л. Ю. Распределение тяжелых металлов в почвах и растительности городских экосистем Калининградской области / Л. Ю. Станченко // Вестн. Рос. гос. ун-та имени И. Канта. – 2009. – № 1. – С. 81–85.Дабахов, М. В. Тяжелые металлы: экотоксикология и проблемы нормирования : монография / М. В. Дабахов, Е. В. Дабахова, В. И. Титова. – Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2005. – 165 с.Дабахов, М. В. Тяжелые металлы: экотоксикология и проблемы нормирования : монография / М. В. Дабахов, Е. В. Дабахова, В. И. Титова. – Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2005. – 165 с.Боровиков, В. П. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов / В. П. Боровиков. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2003. – 688 с.Боровиков, В. П. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов / В. П. Боровиков. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2003. – 688 с.Kugonic, N. The accumulation of cadmium, lead and zinc by different vegetables from Zasavje (Slovenia) / N. Kugonic, H. Grcman // Plant Physiology. – 1999. – Vol. 39. – P. 161–165.Kugonic, N. The accumulation of cadmium, lead and zinc by different vegetables from Zasavje (Slovenia) / N. Kugonic, H. Grcman // Plant Physiology. – 1999. – Vol. 39. – P. 161–165.Sady, W. The effect of physical and chemical soil properties on the accumulation of cadmium in carrot / W. Sady, S. Rozek // Acta Horticulturae. – 2002. – Vol. 571. – P. 73–77. https://doi/10.17660/ ActaHortic.2002.571.7.Sady, W. The effect of physical and chemical soil properties on the accumulation of cadmium in carrot / W. Sady, S. Rozek // Acta Horticulturae. – 2002. – Vol. 571. – P. 73–77. https://doi/10.17660/ ActaHortic.2002.571.7.Balafrej, H. Zinc hyperaccumulation in plants: a review / H. Balafrej, D. Bogusz, Z.-E. A. Triqui, A. Guedira, N. Bendaou, A. Smouni, M. Fahr // Plants (Basel). – 2020. – Vol. 9 (5). – Р. 562. https://doi.org/10.3390/plants9050562.Balafrej, H. Zinc hyperaccumulation in plants: a review / H. Balafrej, D. Bogusz, Z.-E. A. Triqui, A. Guedira, N. Bendaou, A. Smouni, M. Fahr // Plants (Basel). – 2020. – Vol. 9 (5). – Р. 562. https://doi.org/10.3390/plants9050562.Kusznierewicz, B. The dose-dependent influence of zinc and cadmium contamination of soil on their uptake and glucosinolate content in white cabbage (Brassica oleracea var. capitata f. alba) / B. Kusznierewicz, R. Bączek-Kwinta, A. Bartoszek, A Piekarska, A. Huk, A. Manikowska, J. Antonkiewicz, J. Namieśnik, P. Konieczka // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2012. – Vol. 31 (11). – P. 2482–2489. Doi: 10.1002/etc.1977.Kusznierewicz, B. The dose-dependent influence of zinc and cadmium contamination of soil on their uptake and glucosinolate content in white cabbage (Brassica oleracea var. capitata f. alba) / B. Kusznierewicz, R. Bączek-Kwinta, A. Bartoszek, A Piekarska, A. Huk, A. Manikowska, J. Antonkiewicz, J. Namieśnik, P. Konieczka // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2012. – Vol. 31 (11). – P. 2482–2489. Doi: 10.1002/etc.1977.Boamponsem, G. A. Heavy metals accumulation in cabbage, lettuce and carrot irrigated with wastewater from Nagodi mining site in Ghana / G. A. Boamponsem, M. Kumi, I. Debrah // International Journ. of Scientific and Technology Research. – 2012. – Vol. 1, iss. 11. – P. 124–129.Boamponsem, G. A. Heavy metals accumulation in cabbage, lettuce and carrot irrigated with wastewater from Nagodi mining site in Ghana / G. A. Boamponsem, M. Kumi, I. Debrah // International Journ. of Scientific and Technology Research. – 2012. – Vol. 1, iss. 11. – P. 124–129.Rajan, Sh. Accumulation and health risk of heavy metals in cabbage due to long-term mineral fertilization from vegetable production systems in Kundasang, Sabah / Sh. Rajan, Kh. E. Wakimin, N. S. M. Shahid, A. Azmi // Malaysian Journ. of Medicine and Health Sciences. – 2021. – Vol. 17. – Р. 105–110.Rajan, Sh. Accumulation and health risk of heavy metals in cabbage due to long-term mineral fertilization from vegetable production systems in Kundasang, Sabah / Sh. Rajan, Kh. E. Wakimin, N. S. M. Shahid, A. Azmi // Malaysian Journ. of Medicine and Health Sciences. – 2021. – Vol. 17. – Р. 105–110.Мислива, Т. М. Важкі метали в урбаноземах агроселітебних ландшафтів південно-західної частини м. Житомира / Т. М. Мислива, Л. О. Герасимчук // Наук. вісн. Нац. ун-ту біоресурсів і природокористування України. Сер. Агрономія. – 2011. – Вип. 162. – Ч. 1. – С. 155–165.Мислива, Т. М. Важкі метали в урбаноземах агроселітебних ландшафтів південно-західної частини м. Житомира / Т. М. Мислива, Л. О. Герасимчук // Наук. вісн. Нац. ун-ту біоресурсів і природокористування України. Сер. Агрономія. – 2011. – Вип. 162. – Ч. 1. – С. 155–165.Renildes, L. F. Fontes Uptake and translocation of Cd and Zn in two lettuce cultivars / L. F. Renildes, R. L. F. Fontes, J. M. N. Pereira, J. C. L. Neves // Anais da Academia Brasileira de Ciências. – 2014. – Vol. 86 (2). – P. 907–922. Doi: 10.1590/0001-37652014117912.Renildes, L. F. Fontes Uptake and translocation of Cd and Zn in two lettuce cultivars / L. F. Renildes, R. L. F. Fontes, J. M. N. Pereira, J. C. L. Neves // Anais da Academia Brasileira de Ciências. – 2014. – Vol. 86 (2). – P. 907–922. Doi: 10.1590/0001-37652014117912.Ильин, В. Б. Содержание тяжелых металлов в почвах и растения Новосибирска / В. Б. Ильин, Н. Л. Байдина, Г. А. Конарбаева, Г. А. Черевко // Агрохимия. – 2000. – № 1. – С. 66–73.Ильин, В. Б. Содержание тяжелых металлов в почвах и растения Новосибирска / В. Б. Ильин, Н. Л. Байдина, Г. А. Конарбаева, Г. А. Черевко // Агрохимия. – 2000. – № 1. – С. 66–73.Agbenin, J. O. Competitive adsorption of copper and zinc by a Bt horizon of a savanna Alfisol as affected by pH and selective removal of hydrous oxides and organic matter / J. O. Agbenin, L. A. Olojo // Geoderma. – 2004. – Vol. 119. – Р. 85–95. Doi: 10.1016/S0016-7061(03)00242-8.Agbenin, J. O. Competitive adsorption of copper and zinc by a Bt horizon of a savanna Alfisol as affected by pH and selective removal of hydrous oxides and organic matter / J. O. Agbenin, L. A. Olojo // Geoderma. – 2004. – Vol. 119. – Р. 85–95. Doi: 10.1016/S0016-7061(03)00242-8.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.