Моделирование и прогнозирование пространственного распределения загрязнения тяжелыми металлами картофеля и овощей, выращиваемых на агроселитебных территориях

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.

1. 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.

2. 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.

3. Сельское хозяйство Республики Беларусь : стат. сб. / Нац. стат. ком. Респ. Беларусь. – Минск, 2020. – 179 с.

4. 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.

5. 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.

6. Водяницкий, Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) / Ю. Н. Водяницкий // Почвоведение. – 2013. – № 7. – С. 872–881.

7. 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.

8. 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.

9. Боровиков, В. П. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов / В. П. Боровиков. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2003. – 688 с.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.