авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Накопление тяжелых металлов в древесных растениях на урбанизированных территориях восточного забайкалья

На правах рукописи

КОПЫЛОВА ЛЮБОВЬ ВИКТОРОВНА НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЯХ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ 03.02.08 – Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Улан-Удэ 2012

Работа выполнена на кафедре биологии и методики обучения биологии ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского»

Научный консультант: Якимова Елена Павловна доцент, кандидат биологических наук ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского»

Официальные оппоненты:

Оглы Зоя Петровна доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» Баханова Милада Викторовна доцент, кандидат биологических наук ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «27» марта 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертацион ного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете по адресу:

670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, в конференц-зале.

Факс: (3012) 210588, e-mail: d21202203@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Бурятского госу дарственного университета

Автореферат разослан « 25 » февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Н. А. Шорноева ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Основной причиной ухудшения экологической об становки урбанизированных территорий является все возрастающее техноген ное загрязнение окружающей среды. Среди многочисленных загрязнителей наиболее токсичными считаются тяжелые металлы (ТМ). Исследования многих ученых направлены на изучение влияния ТМ на живой организм (Алексеев, 1987;

Clemens, 2001;

Memon et al., 2001;

Hall, 2002;

Титов и др., 2007;

Головко и др., 2008;

Закруткин, Шишкина, 2011).

Восточное Забайкалье является старейшим горнорудным регионом, для которого проблема изучения загрязнения окружающей среды актуальна. На се годняшний день нет достаточных данных о содержании и уровне накопления ТМ в почвах и растениях урбанизированных территорий региона. Растительные организмы чувствительны к составу окружающей среды и активно реагируют на изменение ее состояния. Большое значение в поглощении ТМ имеют древес ные растения. Выполняя защитную функцию, они извлекают и концентрируют в своих органах и тканях различные химические элементы, тем самым препят ствуют распространению загрязнителей в окружающей среде. Изучением во просов накопления элементов в древесных растениях занимались Р. Х. Гиния туллин (1995), Н. В. Прохорова и др. (1998), Т. В. Черненькова (2002), А. А. Кулагин, А. Ю. Шагиева (2005), О. В. Шергина, Т. А. Михайлова (2007) и др. Улучшение экологической обстановки на урбанизированных территориях яв ляется важнейшей задачей современности. Один из способов ее реализации – оп тимизация древесных насаждений, выполняющих средообразующие функции.

Наша работа является продолжением комплексных исследований по ак кумуляции ТМ в почве и растениях на территории Восточного Забайкалья (За байкальского края) (Ефименко и др., 2008;

Красноперова и др., 2009;

Войтюк, 2011).

Цель работы: определить содержание и особенности накопления неко торых тяжелых металлов в древесных растениях на территории Восточного Забайкалья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определить содержание и накопление Fe, Ti, Mn, Sr, Rb, Zn, Сr, Сu, Ni в почвенном покрове исследуемых территорий.

2. Изучить особенности накопления и поступления ряда тяжелых металлов в органах древесных растений (лист, корень, кора стебля) и провести анализ полученных результатов.

3. Выявить видовую специфику поглощения тяжелых металлов древесны ми растениями.

4. Определить поглотительную способность древесных растений при из влечении тяжелых металлов из почвы.

Научная новизна работы. В работе обобщены результаты комплексных эколого-биологических исследований на территории Восточного Забайкалья по изучению содержания ТМ в древесных видах растений, наиболее широко пред ставленных в озеленении урбанизированных территорий: Populus balsamifera L., Caragana arborescens Lam., Ulmus pumila L., Malus baccata (L.) Borkh. Впервые для территорий п. Первомайский и п. Новоорловск определено содержание и накопление ряда ТМ (Fe, Ti, Mn, Sr, Rb, Zn, Сr, Сu, Ni) в почвог рунтах и в древесных растениях. Изучены особенности их накопления в вегета тивных органах (листьях, корне и коре стебля), выявлена видовая специфика в поглощении ТМ у исследованных растений. Прослежена тенденция усиления фолиарного типа накопления ТМ по мере ухудшения экологической обстанов ки. На основании полученных результатов по содержанию ТМ в древесных растениях и почвогрунтах проведена оценка уровня техногенного загрязнения исследуемых территорий.

Теоретическая и практическая значимость. Исследования показали различные способности лиственных древесно-кустарниковых видов растений к накоплению ТМ. При этом установлен ряд по степени их аккумулятивной способ ности поглощать ТМ из почвы от наиболее высокой у P. Balsamifera и мини мальной M. baccata. Материалы диссертации могут быть использованы для организации экологического мониторинга почв и древесных растений в услови ях техногенного загрязнения окружающей среды. Полученные данные могут быть учтены при озеленении населенных пунктов Забайкальского края. Резуль таты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалав ров и магистров по специальности «Экология и природопользование» и по на правлению «Естественнонаучное образование» при разработке спецкурсов:

«Охрана окружающей среды», «Биохимия и экофизиология растений», «Эколо гическая химия».

Защищаемые положения:

1. Повышенное содержание ТМ в почвенном покрове и растениях связано с влиянием техногенных факторов. Однако, при допустимых нормах содержа ния некоторых ТМ в условиях г. Читы, их концентрация заметно выше в п. Первомайский и п. Новоорловск, на территории которых расположены гор но-обогатительные комбинаты (ГОКи), что необходимо учитывать при органи зации экологического мониторинга загрязнения окружающей среды.

2. Накопление ТМ видоспецифично, кроме этого аккумуляция элементов в различных органах древесных растений (листьях, корне, коре стебля) отлича ется. В корнях преимущественно накапливается Fe, Ti, Ni, в листьях Mn, Zn, Sr, Rb. Независимо от вида древесных растений Zn имеет преимущественно фолиарный путь поступления, особенно это характерно для P. balsamifera. Для улучшения состояния окружающей среды перспективно создание разновидо вых насаждений.

Организация исследований: Работа выполнена в 20082011 гг. в период обучения в очной аспирантуре Забайкальского государственного гуманитарно педагогического университета им. Н. Г. Чернышевского в рамках Государст венного задания вузу Минобрнауки РФ (№4.3758.2011).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на конференциях: «Молодая наука Забайкалья» (Чита, 2009);

«Проблемы озеле нения городов Сибири и сопредельных территорий: международная научно практическая конференция» (Чита, 2009);

Весенняя научная сессия естествен но-географического факультета ЗабГГПУ (г. Чита, 2010), II Всероссийская на учно-практическая конференция «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России» (г. Самара, 2010);

Чтения памяти Л.М. Черепнина и V Всероссийская конференция «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (г. Красноярск, 2011);

Всероссийская научно-практическая конферен ция с международным участием «Проблемы озеленения городов Сибири и со предельных территорий» (г. Иркутск, 2011);

Всероссийская научно практическая конференция с международным участием «Растительность Бай кальского региона и сопредельных территорий» (г. Улан-Удэ, 2011).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 работ, из них 4 (1 в печати) в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ при защите кандидатских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (201 наименование, в том числе 16 работ на иностранных языках) и приложения. Основной текст изложен на 147 страницах, включает 10 таблиц, 39 рисунков, 10 приложений.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю и организатору исследований доценту, к.б.н. Е. П. Якимовой за помощь в подготовке и написании работы;

доценту, к.б.н. О. А. Лесковой, к.б.н. Е. А. Войтюк, за ценные методические указания;

к.б.н. Е. А. Бондаревичу за конструктивные советы;

доценту, к.б.н. М. В. Гилевой за постоянный инте рес, внимание и всестороннюю помощь на разных этапах выполнения работы.

Автор благодарен коллективу кафедры биологии и методики обучения биоло гии Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического универси тета им. Н. Г. Чернышевского за оказание помощи при выполнении научных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Тяжелые металлы в почвах и растениях На основании обобщения отечественного и зарубежного литературного материала по теме исследования в главе рассматривается понятие о ТМ, их ха рактеристика, биологическая роль и токсическое действие на живые организмы.

Рассмотрены источники поступления ТМ в почвы и их содержание, поступле ние и распределение в растениях. Приведены современные принципы нормиро вания содержания ТМ в почвах и растениях.

Глава 2. Эколого-географические условия, объекты и методы исследований 2.1. Эколого-географические условия районов исследования В разделе приведены сведения об эколого-географических условиях рай онов исследования, дана их характеристика с учетом техногенных источников поступления ТМ. Исследования проводились на территории Восточного Забай калья, в административных границах Забайкальского края: в п. Первомайский (Шилкинский район) и п. Новоорловск (Агинский район), на территории кото рых расположены ГОКи, и рядом ведутся горнорудные разработки открытым способом добычи руды, в г. Чита и с. Беклемишево условно чистый (фоно вый) участок (Читинский район) (рис. 1).

Рис. 1. Участки исследований По сводным данным метеостанций, было установлено, что за период про ведения исследований (май, июнь, июль 2009 г.) в изучаемых районах сущест венное влияние на рассеивание загрязняющих веществ оказывали ветра разных направлений. В п. Первомайский юго-западный, юго-восточный, северный и северо-восточный;

в п. Новоорловск западный и северо-западный;

в г. Чите северный, восточный и северо-западный.

2.2. Объекты исследования Объектами исследований служили широко используемые в озеленении урбанизированных территорий виды древесных растений: Populus balsamifera L., Caragana arborescens Lam., Ulmus pumila L., Malus baccata (L.) Borkh. В работе дана их биологическая характеристика (Флора Центральной Сибири, 1979, Флора Сибири, 1988;

1992;

1994).

2.3. Методы исследования Для исследования были выбраны участки, отличающиеся уровнем за грязнения: в условиях г. Чита – район Титовской сопки (Пл. 1), СибВО (Пл. 2), Каштака (Пл. 3). В п. Первомайский – район школьного сквера (П. 1), цехов по переработке руды (П. 2), дороги к карьеру (П. 3). В п. Новоорловск – район школьного сквера (Н. 1), цехов по переработки руды (Н. 2), дороги к карьеру (Н. 3).

Отбор образцов почвы и растительного материала проводили согласно общепринятым методикам (Инструкция…, 1965;

Методические…, 1981).

Определение валового содержания ряда ТМ (Fe, Ti, Mn, Sr, Rb, Zn, Сr, Сu, Ni) в почве и золе растений выполнено методом рентгенофлуоресцентного ана лиза (РФА) на спектрометре S4 Pioneer (Bruker AXS, Germany), на базе лабора тории рентгеновских методов анализа, института геохимии СО РАН г. Иркутск.

Повторность опыта трехкратная.

Для определения интенсивности и степени опасности загрязнения почвы химическими веществами был рассчитан коэффициент техногенной концентра ции элемента (Кс) и суммарный показатель загрязнения почв (Zc) (Сает и др., 1990;

Титова и др., 2001;

Пашкевич, Понурова, 2006;

Лукашев, 2009). Степень опасности загрязнения почв по показателю Zc проводили по оценочной шкале на основе методики (Большаков и др., 1999). Интенсивность поглощения ТМ растениями оценивали при помощи коэффициента биологического поглощения (КБП) (Перельман, 1989). Для характеристики процессов передвижения хими ческих элементов использовали коэффициент передвижения (Кп) (Ковалевский, 1969). На основе данных о КБП элементов рассчитана биогеохимическая ак тивность (БХА) изучаемых видов древесных растений (Ведерников, 2008;

Буд кина, 2011).

Обработка полученных данных проводилась общепринятыми методами статистического анализа с использованием пакета прикладных программ Microsoft Office Excel 2003.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Глава 3. Особенности накопления тяжелых металлов в почвенном покрове изучаемых территорий 3.1. Содержание тяжелых металлов в почвогрунтах Важным показателем загрязнения почв тяжелыми металлами является их валовое содержание, которое характеризует степень опасности загрязнения почвы и позволяет осуществлять контроль над техногенным загрязнением. При проведении количественного анализа исследуемых образцов почвогрунта на наличие ТМ было выявлено, что во всех исследуемых образцах содержится оп ределенное количество некоторых ТМ (Fe, Ti, Mn, Sr, Rb, Zn, Сr, Сu, Ni).

Результаты проведенных исследований показаны в табл. 1. Для некото рых изучаемых ТМ не установлены ПДК в почве, поэтому результаты анализов были сопоставлены с кларками почв мира.

Анализ полученных данных позволил построить следующий элементный ряд накопления тяжелых металлов по убыванию их концентраций в почвах ис следуемых участков: Fe Ti Mn Sr Rb Zn Сr Сu Ni. Элементная последовательность данного ряда оказалась одинаковой для территорий фоно вого участка, г. Читы, п. Первомайский и п. Новоорловск, что указывает на сходный характер миграции и аккумуляции металлов в почвенном покрове изу чаемых территорий, тем самым прослеживается постоянство физико химических свойств почв на территории Восточного Забайкалья.

Таблица Среднее содержание тяжелых металлов в почвогрунтах, мг/кг ПДК*, Участки кларк** Металл (по Алексеен п. Первомайский п. Новоорловск г. Чита фоновый ко, 1990) 25103,0 ± 615,80 20813,0 ± 508,14 15260,0 ± 376,19 28280,0 ± 759,70 38000,0** Fe 3374,7 ± 40,20 2908,0 ± 32,30 2446,0 ± 27,70 2130,0 ± 17,56 5000,0* Ti 506,0 ± 9,56 518,0 ± 9,47 387,7 ± 7,46 1049,0 ± 23,07 1500,0* Mn 380,7 ± 5,80 319,7 ± 5,96 285,6 ± 6,27 228,0 ± 3,06 300,0** Sr 138,7 ± 3,50 170,0 ± 4,17 105,7 ± 2,23 91,0 ± 1,53 60,0** Rb 122,3 ± 2,15 128,3 ± 2,43 102,3 ± 1,98 74,0 ± 1,15 100,0* Zn 66,0 ± 2,90 41,0 ± 1,78 30,0 ± 1,24 40,0 ± 1,15 100,0* Cr 26,3 ± 2,08 20,3 ± 1,40 14,0 ± 0,90 20,0 ± 1,00 55,0* Cu 23,3 ± 1,69 13,0 ± 1,05 13,0 ± 1,09 10,0 ± 0,58 85,0* Ni Примечание: выделенным шрифтом отмечены значения превышающие фон, одной чертой подчеркнуты значения превышающие кларк, двумя – ПДК.

Сравнительный анализ с нормативными данными показал, что почвы по валовому содержанию железа не превышают фоновый уровень и кларк почв мира. По содержанию титана, марганца, хрома, меди и никеля не превышают ПДК. По содержанию стронция превышены фоновые значения на всех иссле дуемых участках и кларк почв мира в п. Первомайский и в п. Новоорловск. По содержанию рубидия прослеживается превышение кларка почв мира на всех исследуемых участках. По валовому содержанию цинка отмечается превыше ние фоновых значений и ПДК на участках в условиях повышенного техноген ного загрязнения в п. Первомайский, п. Новоорловск и г. Чите (рис. 1).

мг/кг 1 2 3 ПДК Zn Рис. 1. Среднее содержание цинка в почвогрунте, мг/кг.

Примечание: 1 – п. Первомайский;

2 п. Новоорловск;

3 г. Чита;

4 фоновый участок Повышенное содержание исследуемых ТМ отмечается в почвах п. Первомайский и п. Новоорловский, на территории которых расположены ГОКи.

3.2. Уровень загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами Коэффициенты техногенной концентрации (табл. 2) отражают особенно сти накопления ТМ в почве п. Первомайский, п. Новоорловск и г. Чите. Опас ность загрязнения почв тем выше, чем больше Кc превышает единицу (Закрут кин, Шишкина, 2011), поэтому изучаемые элементы по данному показателю нами разделены на три группы.

Таблица Средние коэффициенты техногенной концентрации тяжелых металлов (Кc) и суммарный показатель загрязнения (Zc) Металлы Район Zc исследования Zn Fe Mn Ni Cu Cr Sr Rb Ti п. Первомайский 1,66 0,89 0,48 2,33 1,32 1,65 1,67 1,52 1,58 5, п. Новоорловск 1,73 0,74 0,49 1,30 1,02 1,03 1,40 1,87 1,36 3, г. Чита 1,38 0,54 0,37 1,30 0,70 0,74 1,25 1,16 1,15 2, В первую группу нами отнесены: марганец, для которого Кс существенно ниже 1, что прослеживается на всех исследуемых территориях, и железо в поч вах г. Читы. Во вторую группу железо, с Кс близким к 1 в почвах п. Первомайский, п. Новоорловск, медь и хром в почвах г. Читы. В третьей группе объединены цинк, никель, стронций, рубидий, титан на всех исследуе мых участках, медь и хром в почвах п. Первомайский и п. Новоорловск, для ко торых на всех пробных площадках Кс 1, что особенно выражено для никеля в почвах п. Первомайский (Кс 2).

Значения коэффициента техногенной концентрации для марганца сходны для большинства пробных площадок, с максимумом для почв п. Новоорловск и п. Первомайский, минимумом – для почв г. Читы. Максимальные показатели коэффициента техногенной концентрации отмечаются для никеля в почвах пробных площадок п. Первомайский, минимальные – для всех изучаемых нами ТМ в почвах г. Читы.

Анализируя полученные данные, отмечается, что степень загрязненности почвогрунтов ТМ убывает в ряду п. Первомайский (Забайкальский ГОК) п. Новоорловск (Новоорловский ГОК) г. Чита (рис. 2). В почвы п. Первомайский и п. Новоорловск в большей степени поступают: Ni Zn Sr Rb Ti Cu Cr, в г. Чите – Zn Ni Sr Rb Ti.

Таким образом, были выявлены приоритетные металлы (величина Кс 1), в большей степени, аккумулирующиеся в почвах исследуемых участков.

Zn 2, Ti Fe 1, 0, Rb Mn Sr Ni Cr Cu п. Первомайский п. Новоорловск г. Чита Рис. 2. Спектр загрязнения тяжелыми металлами почвогрунтов в зоне воздействия ГОКов и черте города Суммарный показатель загрязнения (Zc) отражает степень загрязнения почв, как химическими веществами, так и ТМ. Оценку степени опасности за грязнения почв по Zc проводили по оценочной шкале (Большаков и др., 1999).

На основании полученных данных и в соответствии с МУ 2.1.7.730-99 почвы изучаемых территорий относятся к допустимой категории загрязнения (величи на Zc16), с меньшим отрицательным влиянием на здоровье населения.

Таким образом, на основании проведенных нами исследований, установ лен уровень содержания изучаемых ТМ для почв п. Первомайский, п. Новоорловск, г. Чита и фонового участка. Суммарный показатель загрязне ния почв выше в п. Первомайский и п. Новоорловске, что свидетельствует о большем поступлении ТМ в почвы данных территорий, связанное с деятельно стью ГОК. Выявлено, что на территориях с повышенной техногенной нагруз кой почвы загрязнены цинком (превышение ПДК в 1,4–1,7 раза), особенно в транспортной зоне. По остальным элементам в среднем превышений ПДК не отмечено, однако содержание некоторых ТМ немного превышает фоновые зна чения. Наши исследования показали относительно невысокие концентрации ТМ в почвах изучаемых территорий, поэтому более сложно оценить их токси ческое действие, оказывающее внешне малозаметное влияние на окружающую среду. Между тем, загрязнение именно такого рода, действуя длительное время, способно вызвать серьезные сдвиги в существующем в природе биологическом равновесии.

Глава 4. Особенности накопления тяжелых металлов в органах древесных растений Различные виды древесных растений, за счет их физиологических и мор фологических особенностей, характеризуются неодинаковой способностью на капливать ТМ. Выявление видов, способных эффективно аккумулировать ТМ, сохраняющих биологическую устойчивость, позволит улучшить состояние ок ружающей среды.

4.1. Содержание тяжелых металлов в органах Populus balsamifera При анализе способности P. balsamifera к накоплению ТМ было выявле но, что вид накапливает железо, титан, никель и хром в большей степени в кор нях и коре стебля, в меньшей степени в листьях (рис. 3).

500 мг/кг мг/кг 200 Rb Cu Cr Ni Fe Zn Sr Mn Ti лист корень кора лист корень кора п. Первомайский п. Первомайский Рис. 3. Среднее содержание Fe, Zn, Sr, Mn, Ti, Rb, Cu, Cr, Ni в органах Populus balsamifera, мг/кг сухого вещества Медь, на фоновом участке и в условиях городской среды накапливается в основном в корне и коре стебля, на участках с повышенной техногенной нагруз кой аккумуляция происходит в листьях. Для стронция, цинка, марганца и руби дия была отмечена повышенная концентрация в листьях. Превышение фоновых значений для всех изучаемых нами элементов чаще отмечается в листьях, затем корне и коре стебля. Превышение нормы содержания железа (20,0–300,0 мг/кг) отмечается в корне и коре стебля на всех исследуемых участках, в г. Чите про слеживается превышение критической концентрации железа (750,0 мг/кг) в коре стебля. Превышено нормальное содержание стронция (113,0 мг/кг) в листьях и коре стебля на участках с повышенной техногенной нагрузкой, в г. Чите отмеча ется превышение нормы во всех исследуемых органах. ПДК хрома в растении (1,0–2,0 мг/кг) превышена в листьях, корне и коре стебля на всех участках.

4.2. Содержание тяжелых металлов в органах Caragana arborescens При анализе способности C. arborescens к накоплению ТМ было выявле но, что вид концентрирует железо, никель, хром и титан в большей степени в корнях и коре стебля. Стронций аккумулируется в коре стебля и в листьях.

Медь накапливается в корне, коре стебля и листьях (рис. 4). Цинк на участках с повышенной техногенной нагрузкой аккумулируется больше в листьях и коре стебля. Марганец и рубидий концентрируется в листьях. Для Fe, Sr, Mn, Ti, Zn, Cu, Rb и Ni отмечается превышение фоновых значений. Прослеживается пре вышение нормы содержания железа в корне и коре стебля на всех исследуемых участках, на участке в п. Первомайский – критической концентрации.

мг/кг мг/кг 100 0 Fe Sr Mn Ti Zn Cu Cr Rb Ni лист корень кора лист корень кора п. Новоорловск п. Новоорловск Рис. 4. Среднее содержание Fe, Zn, Sr, Mn, Ti, Rb, Cu, Cr, Ni в органах Caragana arborescens, мг/кг сухого вещества В г. Чите в листьях C. arborescens прослеживается превышение нормы содержания стронция, в коре стебля – на фоновом участке, в п. Первомайский и г. Чите. Для хрома отмечается превышение ПДК в растении на всех исследуе мых участках.

4.3. Содержание тяжелых металлов в органах Ulmus pumila При анализе способности U. pumila к накоплению ТМ было выявлено, что вид накапливает железо, стронций, марганец, титан, цинк, медь, хром и никель в корнях и коре стебля (рис. 5). Рубидий в органах U. pumila на участках, при легающих к ГОК аккумулируется в большей степени в корне и коре стебля, на территории г. Чита в коре стебля, на фоновом участке в листьях.

Для Fe, Sr, Ti, Zn, Cu, Rb, Cr и Ni отмечается превышение фоновых кон центраций. Прослеживается превышение нормы содержания железа в корне и коре стебля на всех исследуемых участках, критической концентрации железа в растении на участке в п. Первомайский в коре стебля и корне, в п. Новоорловск в корне, г. Чите в коре стебля. Прослеживается превышение нормы содержания стронция в растении на фоновом участке и в п. Новоорловске в коре стебля и корне, в г. Чите во всех исследуемых органах, в п. Первомайский в коре стебля. Для хрома отмечается превышение ПДК в растении на всех исследуемых участках.

1000 мг/кг мг/кг 200 0 Fe Sr Mn Ti Zn Rb Cu Cr Ni лист корень кора лист корень кора п. Первомайский п. Первомайский Рис. 5. Среднее содержание Fe, Zn, Sr, Mn, Ti, Rb, Cu, Cr, Ni в органах Ulmus pumila, мг/кг сухого вещества 4.4. Содержание тяжелых металлов в органах Malus baccata При анализе способности M. baccata к накоплению ТМ выявлено, что же лезо в большей степени аккумулируется в корне и коре стебля. Стронций акку мулируется в листьях и коре стебля. В условия города и на фоновом участке ти тан, марганец, цинк и хром в органах M. baccata концентрируется в корне и ко ре стебля, при возрастании техногенной нагрузки эти металлы аккумулируются в листьях. Рубидий концентрируется в листьях, медь и никель в корне и коре стебля (рис. 6).

800 мг/кг мг/кг 400 Rb Cu Cr Ni Fe Sr Mn Ti Zn лист корень кора лист корень кора п. Первомайский п. Первомайский Рис. 6. Среднее содержание Fe, Zn, Sr, Mn, Ti, Rb, Cu, Cr, Ni в органах Malus baccata, мг/кг сухого вещества Превышение фоновых значений в органах M. baccata прослеживается практически для всех элементов. Отмечается превышение нормы содержания железа в корне M. baccata на фоновом участке, в листьях, корне и коре стебля в п. Первомайский. Прослеживается превышение критической концентрации же леза в коре стебля на участках в п. Первомайский и г. Чите. Наблюдается пре вышение нормы содержания стронция в растении на фоновом участке в коре стебля, в г. Чите в коре стебля и листьях, в п. Первомайский во всех изу чаемых органах. На всех исследуемых участках для хрома отмечается превы шение ПДК в растении.

4.5. Суммарное содержание тяжелых металлов в древесных растениях Накопление элементов в растениях, как и в почвах, зависит от многих факторов, важнейшим из которых является их расположение относительно ис точников загрязнения. Для оценки техногенного влияния было рассчитано суммарное содержание изучаемых ТМ в исследуемых видах древесных расте ний и показана доля каждого из определенных металлов. Накопление ТМ в изучаемых древесных видах растений происходит следующим образом: все ви ды растений в большом количестве содержат железо – от 51,1 до 72,8 %.

Стронций в древесных растениях содержится в количестве от 11,4 до 23,4 %.

Марганец – от 2,6 до 12,3 %. Для титана отмечается примерно одинаковое про центное содержание во всех видах – 5,06,7 %. Цинк в древесных видах содер жится от 2,4 до 9,9 %. Исключение составляет содержание цинка в P. balsamifera на участках с повышенной техногенной нагрузкой от 13,3 до 15,6 %. Показано, что общее содержание рубидия, меди, хрома и никеля не превышает 1,5 %.

Таким образом, данные показывают, что наиболее высокое суммарное содержание ТМ выявлено у древесных видов, произрастающих в п. Перво майский, п. Новорловск и г. Чите. Повышенные концентрации ТМ связаны с увеличением техногенной нагрузки за счет значительного поступления ТМ в окружающую среду.

4.6. Биогеохимическая активность древесных видов Для характеристики биогенной миграции элементов в системе почва растение на основе данных по валовому содержанию ТМ в почвогрунтах и в органах древесных растений нами был рассчитан геохимический показатель интенсивности биологического поглощения элементов растительностью – ко эффициент биологического поглощения (КБП) По показателям КБП железо, титан, рубидий во всех изучаемых древес ных видах отнесены к группе очень слабого захвата (КБП = 0,0010,01). Веро ятно, накопление данных металлов происходит по барьерному типу. Исключе ние составляет КБП цинка у P. balsamifera, где интенсивность поглощения ме талла оказалась высокой (КБП 1), что вероятно связано с его безбарьерным поступлением в органы P. balsamifera и видовой спецификой к аккумуляции цинка в условиях техногенной нагрузки. Марганец, в изучаемых видах древес ных растений, отнесен к группе слабого захвата, т. к. КБП соответствует 0,010,1. Для хрома отмечается варьирование в накоплении и захвате элемента в органах, в одних случаях металл слабо поглощался и средне захватывался растениями, в других – слабо захватывался. Вероятно, это связано с физико химическими свойствами металла, наличием атмосферного источника и фоли арном пути поступления хрома в древесные виды растений.

Таким образом, было выявлено что, поглощение ТМ древесными видами наблюдалось по барьерному типу (исключение P. balsamifera), в зависимости от биологических особенностей видов и их содержания в почве.

На основе данных о КБП рассчитана биогеохимическая активность (БХА) изучаемых древесных видов растений. По показателю БХА древесные виды об разуют следующий ряд: P. balsamifera U. pumila C. arborescens M. baccata (рис. 7), который позволяет судить об общей способности растений к увеличе ниюконцентраций химических элементов при извлечении из почвы (Ведерни ков, 2008;

Будкина, 2011).

9, Показатель БХА 7,95 7, 5, Populus Ulmus Caragana Malus balsamifera pumila arborescens baccata Рис. 7. Биогеохимическая активность древесных видов растений Именно по увеличению концентрации БХА можно судить о поглотитель ной способности древесных растений и их устойчивости к загрязнению почв тяжелыми металлами. Выявлено, что в условиях фонового участка данный по казатель выше, чем в условиях г. Чита, п. Первомайский и п. Новоорловск.

Растения контролируют поступление ТМ в допустимых пределах, когда наступает порог концентрации, поглощение элемента прекращается, несмотря на увеличение его содержания в почве. Более низкие показатели БХА на участ ках с техногенной нагрузкой, возможно, связаны с защитными механизмами растений к накоплению ТМ, которые формировались длительное время при развитии видов на почвах с повышенным содержанием ТМ.

Таким образом, у исследуемых древесных видов наблюдалась различная аккумулирующая способность к ТМ, повышенные концентрации которых свя заны с увеличением техногенной нагрузки. Выявлено, что железо, титан, хром и никель накапливались видами в корнях и коре стебля. На участках с повы шенной техногенной нагрузкой накопление цинка, стронция, марганца, руби дия и меди отмечается в листьях и коре стебля древесных. Для всех исследуе мых видов древесных растений характерно повышенное содержание ТМ в коре стебля, что отражает их реальное содержание в окружающей среде. Для иссле дуемых видов древесных растений органами-концентраторами железа можно назвать корни и кору стебля, т. к. в них аккумулируется значительное количе ство металла, не редко превышая норму и критические концентрации. Такая за кономерность была прослежена на всех исследуемых участках, что согласуется с данными других исследователей (Саенко и др., 1968;

Кулагин, Шагиева, 2005;

Войтюк, 2011). Во всех древесных видах на участках с техногенным воздейст вием содержание стронция превышает норму в листьях и коре стебля, иногда в корне. В условиях г. Чита, п. Первомайский и п. Новоорловск в исследуемых органах наблюдалось превышение ПДК хрома. Превышение нормы стронция и ПДК хрома в органах древесных растений, вероятно связано с наличием атмо сферного источника поступления хрома. На участках в п. Первомайский и п. Новоорловск – с горнодобывающей деятельностью, в г. Чите – с работой ТЭЦ 1 и ТЭЦ 2.

Наиболее высокое суммарное содержание ТМ в древесных видах отмеча ется для растений, произрастающих на участках с техногенным воздействием.

Следует отметить, что P. balsamifera накапливает в своих органах цинк в боль ших количествах, чем другие исследуемые древесные виды (рис. 8), а C. arbo rescens при увеличении техногенной нагрузки больше других видов накаплива ет медь (рис. 9).

мг/кг лист корень кора лист корень кора лист корень кора лист корень кора 1 2 3 Populus balsamifera Caragana arborescens Ulmus pumila Malus baccata Рис. 8. Среднее содержание цинка в органах древесных растений, мг/кг.

Примечание: 1 – п. Первомайский;

2 п. Новоорловск;

3 г. Чита;

4 фоновый участок мг/кг лист корень кора лист корень кора лист корень кора лист корень кора 1 2 3 Populus balsamifera Caragana arborescens Ulmus pumila Malus baccata Рис. 9. Среднее содержание меди в органах древесных растений, мг/кг.

Примечание: 1 – п. Первомайский;

2 п. Новоорловск;

3 г. Чита;

4 фоновый участок Поглощение ТМ древесными видами наблюдалось по барьерному типу, за исключением цинка в органах Populus balsamifera. Уровень биогеохимиче ской активности древесных видов понижается в ряду Populus balsamifera Ulmus pumila Caragana arborescens Malus baccata.

Таким образом, результаты исследований показали, что разные виды дре весных растений обладают неодинаковой способностью накапливать ТМ, что в условиях повышенного техногенного загрязнения окружающей среды может широко применяться для уравновешивания экологического баланса населенных пунктов.

Глава 5. Особенности поступления тяжелых металлов в древесные растения 5.1. Фолиарное поступление тяжелых металлов Большое значение в связи с высокой степенью загрязнения атмосферы приобретает поступление ТМ в составе газообразных выделений и дымов, а также в виде техногенной пыли в растения через листовую поверхность (фоли арное).

Экспериментальные данные показали (табл. 3), что ТМ накапливаются в листьях древесных растений в неодинаковых количествах. Выяснилось, что разные виды растений имеют свою специфику, определяющую максимальный и минимальный уровень содержания того или иного металла.

Результаты исследований показали, что листья P. balsamifera в больших количествах концентрируют железо, стронций, цинк, и марганец. Следует от метить, что среди исследуемых древесных видов в листьях P. balsamifera цинк накапливается в больших количествах. Листья C. arborescens преимущественно аккумулируют железо, стронций и марганец. На участках с повышенным тех ногенным воздействием медь в листьях C. arborescens накапливается в больших количествах, чем в других исследуемых видах. В листьях M. baccata и U. pumila отмечается повышенное содержание железа и стронция. Титан, рубидий, медь, хром и никель аккумулируются изучаемыми древесными видами примерно в равных количествах.

Отмечено превышение нормального содержания железа в листьях M. baccata в п. Первомайский. Превышение нормы стронция прослеживается в листьях P. balsamifera на всех исследуемых участках, в листьях M. baccata в п. Первомайский и г. Чите, в листьях C. arborescens и U. pumila в г. Чите. Пре вышение ПДК хрома в листьях отмечается во всех изучаемых древесных видах на участках с повышенной техногенной нагрузкой. Прослеживается незначи тельное повышенное содержание рубидия на всех участках, по сравнению с фоновым участком. Превышения ПДК марганца, цинка, титана, меди и никеля не обнаружено.

Таблица Среднее содержание тяжелых металлов в листьях древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, мг/кг сухого вещества Норма, ПДК, Металл * ФК, КК Populus Caragana Ulmus Malus Участок (по Прохоро balsamifera arborescens pumila baccata вой, 1998) п. Первомайский 186,7 ± 4,23 201,5 ± 5,14 127,7 ± 2,78 567,0 ±10,15 норма п. Новоорловск 250,3 ± 5,50 170,0 ± 3,78 119,5 ± 2,93 20,0–300, Fe г. Чита 150,0 ± 3,51 220,0 ± 4,45 160,0 ± 3,39 173,3 ± 3,35 КК фоновый 130,0 ± 3,21 130,0 ± 3,06 140,0 ± 3,61 130,0 ± 3,00 750, п. Первомайский 128,3 ± 3,11 85,0 ± 2,37 77,3 ± 2,08 155,0 ± 3, п. Новоорловск 116,7 ± 3,29 74,5 ± 2,20 92,5 ± 2,37 норма Sr 185,0 ± 4,01 157,0 ± 3,71 122,0 ± 3,11 137,0 ± 3, г. Чита 113, фоновый 89,0 ± 2,52 88,0 ± 2,31 95,0 ± 2,65 88,0 ± 2, п. Первомайский 111,0 ± 3,02 73,0 ± 2,20 24,7 ± 1,23 64,0 ± 2,37 норма 25,0250, п. Новоорловск 168,7 ± 3,91 51,5 ± 2,13 27,5 ± 1,34 Mn ФК г. Чита 90,0 ± 2,46 109,5 ± 2,85 25,3 ± 1,04 43,0 ± 1, 101,0 ± 2,65 32,0 ± 1,53 78,0 ± 2,00 32,0 ± 1, фоновый 500, п. Первомайский 156,0 ± 3,85 21,0 ± 1,08 23,3 ± 1,11 54,0 ± 2,42 ПДК п. Новоорловск 117,3 ± 2,83 24,0 ± 1,08 26,0 ± 1,15 150,0300, Zn ФК г. Чита 147,3 ± 3,33 21,0 ± 0,87 28,3 ± 1,40 18,7 ± 0, фоновый 39,0 ± 1,53 16,0 ± 0,58 20,0 ± 1,00 16,0 ± 0,58 400, п. Первомайский 16,6 ± 0,84 13,5 ± 0,61 11,0 ± 0,46 63,5 ± 1, Норма п. Новоорловск 22,0 ± 1,12 12,0 ± 0,64 9,5 ± 0,49 0,15 80, Ti г. Чита 14,3 ± 0,69 20,5 ± 1,07 16,0 ± 0,72 17,3 ± 0, фоновый 5,0 ± 0,25 9,0 ± 0,47 8,0 ± 0,38 9,0 ± 0, п. Первомайский 8,3 ± 0,43 6,0 ± 0,23 7,0 ± 0,36 9,0 ± 0, п. Новоорловск 7,0 ± 0,32 6,0 ± 0,28 3,5 ± 0,17 Rb г. Чита 5,7 ± 0,24 4,5 ± 0,19 5,0 ± 0,22 3,7 ± 0, фоновый 7,0 ± 0,35 5,0 ± 0,25 4,0 ± 0,17 5,0 ±0, п. Первомайский 6,7 ± 0,32 7,0 ± 0,35 5,3 ± 0,25 5,5 ± 0, п. Новоорловск 6,3 ± 0,30 8,0 ± 0,34 4,5 ± 0,19 ПДК Cu 15,0 20, г. Чита 5,3 ± 0,27 6,0 ± 0,28 4,7 ± 0,22 5,0 ± 0, фоновый 4,0 ± 0,17 5,0 ± 0,26 3,0 ± 0,12 5,0 ± 0, п. Первомайский 3,0 ± 0,11 2,8 ± 0,12 2,6 ± 0,14 7,4 ± 0,41 норма п. Новоорловск 3,0 ± 0,12 2,6 ± 0,13 2,6 ± 0,15 1, Cr ПДК г. Чита 2,3 ± 0,10 3,5 ± 0,15 2,3 ± 0,09 2,0 ± 0, 1,0 2, фоновый 2,0 ± 0,06 2,0 ± 0,08 1,0 ± 0,06 2,0 ± 0, п. Первомайский 2,7 ± 0,11 2,0 ± 0,08 2,7 ± 0,10 3,5 ± 0,17 ПДК п. Новоорловск 2,6 ± 0,10 2,0 ± 0,09 2,0 ± 0,08 20,0 30, Ni ФК г. Чита 2,0 ± 0,09 2,5 ± 0,09 2,3 ± 0,11 2,0 ± 0, 80,0 100, фоновый 2,0 ± 0,09 2,0 ± 0,10 3,0 ± 0,10 2,0 ± 0, Примечание: ПДК – предельно допустимая концентрация;

ФК – фитотоксичная концентрация;

КК – критическая концентрация;

– нет данных.

Анализ долевого содержания ТМ в листьях изучаемых видов древесных растений, показал, что наибольшей аккумулирующей способностью обладают листья P. balsamifera (22,328,3 %), C. arborescens (1925,3 %) и M. baccata (15,8–30,7 %), наименьшей листья U. pumila (8,9–12,1 %) (рис. 10). Нами ус тановлено, что содержание ТМ в листьях исследуемых видов древесных расте ний в п. Первомайский, п. Новоорловск и г. Чите повышено, по сравнению с фоновым участком (исключение U. pumila и M. baccata в г. Чите).

8,9 12,1 9,8 20, Ulmus pumila Malus baccata 30,7 15,8 19, 19 21 25,3 18, Caragana arborescens Populus balsamifera 23,8 28,3 22,3 10, 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % п. Первомайский п. Новоорловск г. Чита фон Рис. 10. Доля тяжелых металлов в листьях древесных растений, %.

Примечание: 1 – п. Первомайский;

2 п. Новоорловск;

3 г. Чита;

4 фоновый участок Следует отметить, что M. baccata при повышении загрязнения окружаю щей среды увеличивает способности к аккумуляции ТМ листьями. У U. pumila, на участках с повышенной техногенной нагрузкой, содержание ТМ в листьях уменьшается, что вероятно связано с защитной реакцией и адаптацией вида к атмосферному загрязнению.

5.2. Особенности передвижения тяжелых металлов в условиях техногенного загрязнения окружающей среды С повышением техногенного воздействия нарушается существующая связь между содержанием ТМ в почве и растениях за счет значительной доли участия атмосферных загрязнителей. По всей видимости, с увеличением техно генной нагрузки роль фолиарного поглощения возрастает (Махонько, 1989;

Фролов, 1990). ТМ, поглощаемые листьями, могут транспортироваться в другие растительные ткани, включая и корни, поэтому важное место при исследовании влияния ТМ на растения занимает изучение процессов их поглощения и пере движения.

Для характеристики процессов передвижения химических элементов рас тениями А.Л. Ковалевский (1969) предложил использовать количественный по казатель – коэффициент передвижения (Кп), равный отношению содержания элементов в листьях к таковому в корнях. По увеличению коэффициента пере движения можно судить о преимуществе фолиарного пути поступления ТМ над корневым.

Результаты показали, что у P. balsamifera, по сравнению с фоновым уча стком, значения коэффициентов передвижения изменяются в малом диапазоне.

Максимальные показатели Кп отмечаются для Mn (2,88–4,11), Rb (1,50–1,98) и Zn (1,27–1,83) на участках с повышенной техногенной нагрузкой (рис. 11). По казатели коэффициента передвижения для Sr снижаются в ряду г. Чита (1,41) п. Новоорловск (1,26) п. Первомайский (1,21) по сравнению с фоновым уча стком (1,48), хотя на данных участках прослеживается увеличение содержания металла, как в листе, так и корне. Вероятно, это связано с включением защит ных механизмов P. balsamifera к передвижению Sr по растению при увеличении его концентраций в окружающей среде. Минимальные значения коэффициента передвижения отмечаются для Fe (0,24–0,52), Ti (0,10–0,46), Cu (0,57–1,18), Cr (0,22–0,57) и Ni (0,40–1,00). Следует отметить, что для данных металлов с увеличением техногенной нагрузки Кп также увеличивается (исключение низ кое значение Кп для Cr (0,22) – в г. Чите, по сравнению с фоновым участком).

3, 3, 2, 2, 2 1,5 1, 1 0,5 0, 0 Fe Zn Sr Mn Ti Rb Cu Cr Ni Fe Zn Sr Mn Ti Rb Cu Cr Ni г. Чита п. Новоорловск г. Чита п. Новоорловск п. Первомайский фоновый участок п. Первомайский фоновый участок Populus balsamifera Caragana arborescens Рис. 11. Изменение коэффициентов передвижения тяжелых металлов у древесных растений в зависимости от увеличения техногенной нагрузки Значения коэффициентов передвижения у C. arborescens, по сравнению с фоновым участком, также изменяются в малом диапазоне. У данного вида наи большие показатели Кп прослеживаются для Mn (1,28–2,28), Sr (1,16–1,58) и Zn (0,89–1,33) в г. Чите, п. Новоорловск и п. Первомайский (рис. 11). Для Rb отмечается понижение значений Кп на участках с повышенным техногенным воздействием в ряду г. Чита (1,50) п. Новоорловск (1,33) п. Первомайский (1,33) по сравнению с фоном (2,50), хотя содержание металла, как в листе, так и корне C. arborescens на данных участках увеличивается, что вероятно также связано с защитными механизмами к передвижению Rb по растению при по вышении его концентраций в окружающей среде. Наименьшие показатели ко эффициента передвижения наблюдаются для Fe (0,25–0,40), Ti (0,16–0,36), Cu (0,83–1,00), Cr (0,14–0,39) и Ni (0,40–0,56), хотя общая тенденция увеличе ния Кп с изменением техногенной нагрузки сохраняется.

У M. baccata показатели коэффициентов передвижения наблюдаются в более широких пределах. Максимальные значения Кп отмечаются для Mn (2,15–2,37), Rb (1,85–3,00) и Sr (1,31–1,40) на участках в г. Чите и п. Первомайский;

для Fe (1,32), Zn (1,59), Ti (1,61) и Cr (1,85) только в п. Первомайский (рис. 12). Минимальные значения Кп наблюдаются для Cu (0,56–0,73) и Ni (0,67–0,78) на всех исследуемых участках, но по сравнению с фоновым участком показатели коэффициентов передвижения данных метал лов выше. Анализ процессов передвижения ТМ в листьях и корне M. baccata подтвердил ранее сделанный нами вывод об увеличении способности вида к аккумуляции ТМ в листьях при повышении загрязнения окружающей среды.

3, 3, 2, 2, 1, 1, 0, 0, Fe Zn Sr Mn Ti Rb Cu Cr Ni Fe Zn Sr Mn Ti Rb Cu Cr Ni г. Чита п. Первомайский фоновый участок г. Чита п. Новоорловск п. Первомайский фоновый участок Malus baccata Ulmus pumila Рис. 12. Изменение коэффициентов передвижения тяжелых металлов у древесных растений в зависимости от увеличения техногенной нагрузки У U. pumila прослеживаются самые низкие показатели Кп и незначитель ные превышения фоновых значений. У данного вида наибольшие показатели коэффициентов передвижения прослеживаются для Zn (0,61–0,97), Sr (0,64–0,89), Mn (0,62–0,72), Rb (0,64–1,33), Cu (0,43–0,79) и Ni (0,40–0,75), наименьшие – для Fe (0,10–0,34), Ti (0,10–0,18) и Cr (0,17–0,38) (рис. 12). Пре вышение значений Кп фонового участка отмечается для Zn, Cu и Cr на участках с повышенным техногенным воздействием. Низкие значения коэффициентов передвижения подтверждают наш вывод о том, что U. pumila с увеличением техногенной нагрузки сокращает поглощение ТМ листьями из окружающей среды.

Таким образом, наибольшие значения коэффициента передвижения на блюдаются у P. balsamifera, C. arborescens и M. baccata, наименьшие у U. pumila. На участках с повышенным техногенным воздействием увеличивает ся фолиарный путь поступления ТМ.

Результаты диссертационных исследований по определению содержания ТМ в органах древесных растений показали, что P. balsamifera в своих органах в больших количествах накапливает цинк, чем другие исследуемые древесные виды, и отмечен нами как вид-концентратор цинка, полученные результаты со гласуются с данными других авторов (Гиниятуллин и др., 1995;

Прохорова и др., 1998;

Кулагин, Шагиева, 2005;

Войтюк, 2011;

Копылова, Якимова, 2011а).

C. arborescens – вид-концентратор меди, больше других древесных видов акку мулирует в своих органах медь, что согласуется с литературными данными, со гласно которым представители семейства Бобовые являются растениями концентраторами меди (Чертко, 2008). M. baccata характеризуется нами как вид-индикатор, так как при повышенном загрязнении окружающей среды уве личивает способности к аккумуляции ТМ листьями (Баргальи, 2005). U. pumila отмечен нами как вид-исключитель, так как на участках с повышенной техно генной нагрузкой содержание ТМ в листьях уменьшается.

Проведенный анализ показал, что древесные растения поглощают ТМ, аккумулируя их значительные количества в различных органах, тем самым они способствуют временному выводу их из круговорота веществ. Поскольку по глощение элементов видоспецифично, необходимо создавать разновидовые на саждения рядом с объектами, представляющими опасность техногенных вы бросов, для максимального очищения атмосферы и почвы от ТМ. Чтобы не происходило вторичного загрязнения почвенного покрова ТМ, рекомендуется удаление опавших листьев в конце вегетационного периода и их утилизация за пределами города на полигонах для сбора мусора. Полученные данные об ак кумуляции ТМ в древесных растениях и почвенном покрове послужат основой для картографической оценки экологической ситуации на исследуемых терри ториях.

ВЫВОДЫ 1. Элементный ряд тяжелых металлов по убыванию их концентраций в почвогрунтах исследуемых участков представлен: Fe Ti Mn Sr Rb Zn Сr Сu Ni. Степень загрязненности почв ТМ снижается в ряду п. Первомай ский (Забайкальский ГОК) п. Новоорловск (Новоорловский ГОК) г. Чита.

Тяжелые металлы по валовому содержанию в почвах урбанизированных терри торий не превышают значения ПДК, кроме Zn.

2. В корнях и коре стебля исследуемые виды накапливают железо, титан, хром и никель. Аккумуляция цинка, стронция, марганца, рубидия и меди про слеживалась как в листьях, так и коре стебля. С увеличением техногенной на грузки возрастает фолиарный путь поступления ТМ. Наибольшей аккумули рующей способностью обладают листья Populus balsamifera, Caragana arbores cens и Malus baccata, наименьшей листья Ulmus pumila.

3. Выявлена видовая специфика среди древесных видов по накоплению ТМ. Populus balsamifera – вид-концентратор цинка, Caragana arborescens – вид концентратор меди, Ulmus pumila – вид-исключитель, Malus baccatа – вид индикатор. Среди изученных древесных видов растений виды гипераккумуляторы не выявлены.

4. Поглощение ТМ древесными видами наблюдалось по барьерному типу, за исключением цинка в органах Populus balsamifera. Уровень биогеохимиче ской активности понижается в ряду Populus balsamifera Ulmus pumila Cara gana arborescens Malus baccata.

5. Древесные виды растений обладают разной аккумулирующей способ ностью к ТМ, что свидетельствует о целесообразности создания многовидовых древесно-кустарниковых насаждений. Это позволит максимально извлекать тя желые металлы из круговорота веществ, что способствует снижению уровня за грязнения окружающей среды.

Список работ, опубликованных по теме исследования Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Копылова, Л. В. Аккумуляция железа и марганца в листьях древесных растений в техногенных районах Забайкальского края / Л. В. Копылова // Из вестия Самарского научного центра Российской академии наук – Самара: Изд во Самарского научного центра РАН, 2010. Т. 12 (33). № 1 (3). С. 709712.

2. Копылова, Л. В. Особенности накопления металлов древесными расте ниями в условиях городской среды / Л. В. Копылова, Е. П. Якимова // Ученые записки ЗабГГПУ им. Н. Г. Чернышевского. Серия «Естественные науки».

2011. № 1 (36). С. 183187.

3. Копылова, Л. В. Особенности поглощения некоторых тяжелых металлов древесными растениями в условиях городской среды / Л. В. Копылова // Вест ник ИрГСХА: науч.-практ. журн. 2011. Вып. 44 (июль). Ч. III. С. 91–99.

4. Копылова, Л. В. Оценка уровня загрязнения почв тяжелыми металлами и интенсивность поглощения их древесными растениями /Л. В. Копылова // Уче ные записки ЗабГГПУ им. Н. Г. Чернышевского. Серия «Естественные науки».

2012 (принято к печати декабрь 2011).

Статьи в сборниках и материалах конференций 5. Красноперова, Л. В. Техногенное воздействие и накопление тяжелых ме таллов в растениях / Л. В. Красноперова // Молодая наука Забайкалья: аспи рантский сборник ЗабГГПУ. Чита, 2009. С. 232236.

6. Красноперова, Л. В. Накопление тяжелых металлов древесными расте ниями г. Читы / Л. В. Красноперова, Е. А. Ефименко, О. А. Лескова, Е. П. Яки мова // Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий: ма териалы междунар.-практ. конф. – Чита, 2009. – С. 6467.

7. Копылова, Л. В. Содержание железа и марганца в листьях древесных рас тений в условиях техногенного воздействия / Л. В. Копылова;

ЗабГГПУ // Ма териалы весенней научной сессии естественно-географического факультета. – Чита, 2010. – С. 3438.

8. Копылова, Л. В. Роль древесных растений в улучшении экологических условий города / Л. В. Копылова, Е. П. Якимова;

КГПУ // Флора и раститель ность Сибири и Дальнего Востока. Чтения памяти Л.М. Черепнина: материалы пятой Всероссийской конференции с международным участием: в 2 т. Крас ноярск, 2011. Т. 2. С. 115120.

9. Копылова, Л. В. Содержание тяжелых металлов в почве и растениях при техногенном загрязнении / Л. В. Копылова, Е.П. Якимова // Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий: материалы всерос. науч. практ. конф. Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2011. С. 9096.

Подписано в печать 21.02.12. Формат 6090/16. Бумага офсетная.

Способ печати оперативный. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,3.

Заказ № 03312. Тираж 100 экз.

Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского 672007, г. Чита, ул. Бабушкина,

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.