1.2.1 Ртуть в растениях

Сведения о биохимическом поведении Hg касаются главным образом биологической трансформации соединений ртути. Сейчас не вполне ясно, какие процессы наиболее важны в круговороте Hg в окружающей среде. Обзор всех вопросов, связанных с трансформациями Hg и сопротивляемостью организмов по отношению к ней, приведен Вайнбергом.

Растения, по-видимому, легко поглощают Hg из питающих растворов. Есть много свидетельств тому, что возрастание содержания Hg в почве вызывает возрастание содержания Hg и в растениях. Исследования, проведенные с использованием меченого изотопа ртути 203Hg, показали, что из известковистых почв растения заимствуют Hg в несколько раз больше, чем из кислых. Скорость роста содержаний Hg в растениях в условиях, когда почва была ее единственным источником, по имеющимся данным наибольшая для корней, при этом листья и семена также накапливают много Hg. Эти факты показывают, что Hg легко поглощается корневой системой и переносится в самом растении. С другой стороны, сообщалось, что уровень концентраций Hg в растениях в окрестностях ртутного рудника слабо коррелирует с содержанием Hg в почвах и что это отражает сильное связывание Hg компонентами почвы.

Известно, что растения могут непосредственно поглощать пары ртути. По данным Брауна и Фанга, скорость поглощения паров Hg сильно зависит от освещенности, но не зависит от температуры окружающего воздуха. Зигелем и др. высказано предположение, что пары Hg ускоряют процессы старения посредством усиления продукции этилена и что наиболее активный токсикант - элементарная ртуть, а не ионные ее формы. Этими же авторами установлено, что молодые растения в отличие от взрослых более чувствительны к насыщенному парами ртути воздуху.

Ртуть может перемещаться в различные ткани растения, например, у яблонь - из листьев в яблоки, у картофеля - из листьев в клубни, у риса - из листьев в зерна, а у пшеницы и гороха - даже из посевного материала, обработанного ртутными фунгицидами, в первое поколение семян. В зернах риса, полученных из растений, обработанных ацетатом фенилртути, концентрация Hg была наибольшей в отрубях, но основное количество ртути, накопленное в зернах в целом, связано с клейковиной. Было показано, что содержание Hg в зернах коррелирует с количеством зольных компонентов. Поскольку отруби наиболее богаты зольными компонентами, а мука - наиболее бедна ими, содержание Hg в отрубях в среднем более высокое, чем в муке (примерно в три раза).

Хотя известно, что Hg сильно связывается с атомами серы в аминокислотах, входящих во многие белки и энзимы, она, по-видимому, легко переносится в растениях. Сродство Hg к сульфгидрильным группам - вероятно, ключевая реакция, объясняющая нарушение метаболических процессов в растениях.

Токсичное действие на молодой ячмень наблюдалось при содержании Hg 3 мг/кг сухой массы, а при концентрации в золе 0,01 мг/кг ртуть сильно ядовита. Токсичность парообразной свободной ртути и некоторых метилированных соединений представляется для растений наиболее значительной.

Мхатре и Чапекар наблюдали повреждение растений даже при концентрации Hg в питающем растворе 1 мкг/кг. Авторы указывают, что вредное действие Hg должно рассматриваться как суммарный результат нарушения различных метаболических процессов, в том числе фотосинтеза, образования хлорофилла, газового обмена и дыхания.

Симптомы отравления ртутью - это обычно задержка роста всходов и развития корней, торможение фотосинтеза и, как следствие, - снижение урожайности. Накопление Hg в тканях корней ингибирует поглощение растением, хотя при низкой концентрации Hg наблюдалось и ее стимулирующее действие на потребление .

Имеются сведения о толерантности высших растений к Hg, и, хотя механизмы соответствующих физиологических барьеров неизвестны, наиболее вероятно, что они связаны с инактивацией Hg на поверхности мембран. Для некоторых видов растений установлена склонность ртути образовывать нерастворимые соединения с богатыми серой протеинами.

Растения существенно различаются по способности поглощать ртуть. У них может также развиваться толерантность к высоким содержаниям Hg в тканях, например, в случае произрастания на почвах, перекрывающих ртутные месторождения. Сообщалось о содержаниях Hg 0,5 - 3,5 мг/кг сухой массы в деревьях и кустарниках из районов ртутной минерализации.

Таблица 2. Содержание ртути в зерне злаковых культур из различных стран (мкг/кг сухой массы)

Страна	Культура	Пределы колебаний	Среднее
Египет	Пшеница	11 - 28	21
Канада	Ячмень	5 - 17	12
	Овес	4 - 19	9
	Пшеница	7 - 15	11
Норвегия	Ячмень	0,2 - 17,2	3,4
	Пшеница	0,2 - 2,7	0,9
Польша	Ячмень	7 - 82	19
	Овес	7 - 42	20
	Рожь	3 - 18	9
	Пшеница	4 - 33	13
СССР	Пшеница	7 - 12	10
США	Ячмень	-	19
	Овёс	-	12
	Пшеница	10 - 16	14
ФРГ	Пшеница	-	<10
Швейцария	Пшеница	6 - 10	7
Швеция	Овес	<4 - 45	14
Япония	Пшеница (мука)	-	20
	Гречиха (мука)	-	10