Оценка сезонных накоплений тяжелых металлов в коре тополя различных районов г. Красноярска

низме. Они содержатся в большинстве видов промышленных, энергетических и автотранспортных выбросов в атмосферу и являются техногенными загрязнителями окружающей среды. Распределение металлов в различных компонентах окружающей среды неоднородно. Они накапливаются в атмосфере, гидросфере и почве, фиксируются в растениях и живых организмах [1].

Тяжелые металлы в окружающей среде могут существовать в виде подвижных форм (растворимых солей). Эти соединения поступают в кору деревьев из почвы в осенне-летний период и техногенных загрязнений (из воздуха) - в зимний. Те и другие накапливаются в наружной оболочке растений (коре). Это происходит из-за специфики ее строения, наличия в ней таких веществ, как полифенолы, фосфолипиды, препятствующие поступлению техногенных загрязнителей во внутренние слои биомассы дерева [2].

Актуальность работы связана с неизученностью этого процесса. В статье дана сравнительная оценка содержания тяжелых металлов в коре деревьев в зимний период, когда они могут проникать в кору деревьев из воздуха и в осенне-летний период, когда возможно их накопление в коре из почвы и воздуха [3]. Предлагаемый метод дополняет существующие гигиенические подходы к оценке качества атмосферного воздуха и рекомендуется как экспрессный способ выявления пространственной структуры загрязнения воздушного бассейна городов и выявления очагов, требующих детальной гигиенической оценки.

Цель исследований. Оценка сезонных накоплений тяжелых металлов в коре деревьев в различных районах г. Красноярска.

Материалы и методы исследований. В качестве объекта исследований был выбран вид тополя Po-pulus Balsamifera. В виде санитарно-защитных насаждений в г. Красноярске используется тополь бальзамический. Тополь морозоустойчив, выносит полутень и проявляет достаточно высокую толерантность к загрязнителям. Отбор пробы проводился с деревьев двадцатилетнего возраста в первой декаде каждого месяца с одного и того же дерева на высоте 1,3 м от земли в семи районах г. Красноярска (Ленинский, Кировский, Свердловский, Центральный, Советский, Железнодорожный, Октябрьский). Воздушно-сухое сырье измельчалось на аппарате шнекового типа. Средняя проба отбиралась методом квартования с размером частиц до 3 мм. В ходе анализа определяли влажность и зольность исследуемого сырья [4]. Влажность - методом высушивания, зольность - путем сжигания в муфельной печи до постоянной массы. Золу исследовали на наличие тяжелых металлов на спектрометре «Спектроскан». По интенсивностям аналитических линий и сравнения его с образцом путем пересчета определили концентрацию содержащихся в образце тяжелых металлов [5]. Результаты обработаны статистически с помощью пакета программ Microsoft Excel. Достоверность результатов анализа оценена Р < 0,05.

Результаты исследований и их обсуждение. Исследование влажности коры тополя показало, что ее наибольшие значения наблюдаются в осенне-летний период (от 18,5 до 19,9 %), наименьшие - в зимний период (от 10,0 до 11,5 %), и мало различаются по районам г. Красноярска (табл. 1). Это связано с количеством осадков, большая часть которых выпадает на осенний период.

Таблица 1

Сезонная динамика изменения влажности коры тополя

Район отбора проб Влажность, %

Лето Осень Зима Весна

Кировский 17,6 ± 0,1 16,0 ± 0,2 11,3 ± 0,3 12,0 ± 0,1

Ленинский 18,2 + 0,3 19,9 + 0,3 11,4 + 0,2 13,5 + 0,2

Свердловский 18,0 і 0,2 19,0 + 0,1 11,1 + 0,1 12,4 + 0,1

Советский 17,5 ± 0, 18,5 ± 0,3 10,0 ± 0,2 14,3 ± 0,2

Центральный 18,8 і 0,3 19,5 ± 0,2 10,0 і 0,3 11,7 ± 0,1

Железнодорожный 15,8 + 0,3 19,1 + 0,3 10,0 + 0,1 13,2 + 0,2

Октябрьский 17,8 + 0,2 18,5 + 0,1 11,5 + 0,2 14,1 + 0,1

Исследование проб коры на зольность (табл. 2) показало, что ее содержание варьируется в пределах от 8,3 (Центральный район) до 19,3 % (Советский район).

Таблица 2

Содержание золы в коре тополя в зависимости от сезона, %

Район отбора проб Лето Осень Зима Весна

Кировский 11,5 + 0,1 14,2 + 0,2 9,7+ 0,3 14,3 + 0,1

Ленинский 12,7 + 0,2 13,2 + 0,3 10,8 + 0,3 10,5 + 0,2

Свердловский 15,5 + 0,3 ,2 0, + о" 0, + ,9 9, 11,4 + 0,3

Советский 15,6 + 0,1 19,3 + 0,1 ,3 0, + ,3 8, 10,6 + 0,1

Центральный ,2 0, + ,3 00 14,1 + 0,1 10,4 + 0,3 10,3 + 0,2

Железнодорожный 17,0 + 0,2 11,8 + 0,2 ,2 0, + ,4 9, ,3 0, + ,7 8,

Октябрьский 0, + ,7 00 10,3 + 0,2 10, 2 + 0,1 11,1 + 0,2

Исходя из представленных результатов, следует, что Центральный и Октябрьский районы наименее подвержены техногенному воздействию, так как все загрязнители неорганического происхождения увеличивают массовую долю золы. В результате исследований обнаружены следующие элементы: Fe, Zn, 1У1п, ^, As. Их накопление происходит интенсивнее в осенне-летний период. Количество металлов зимой снижается. Исходя из экспериментальных данных, установлено, что в большей степени на их накопление влияет район произрастания породы и в меньшей степени сезон отбора проб, что согласуется с литературными данными [5]. Летом и осенью наблюдается их повышенное содержание в коре растений, что объясняется суммарным их накоплением из атмосферы и почвы (рис. 1).

35

30

25

її

Ф

2 20

Ленинский Кировский Свердловский Советский Центральный Железнодор. Октябрьский

15

10

5

0

гп

Ре

Мп

Дэ

3 О

Рис. 1. Динамика накопления тяжелых металлов в коре тополя в осенне-летний период

Значительное снижение металлов в коре происходит зимой, так как тополь находится в анабиозе и не получает их из почвы (рис. 2). Повышенное содержание Fe фиксируется в Центральном и Железнодорожном районах, наибольшее количество Zn наблюдается в пробах в Ленинском и Центральном районах. Величины содержания таких металлов, как ІУІп, ^, As, во всех районах находятся на одном уровне.

Ленинский Кировский Свердловский Советский Центральный Железнодор. Октябрьский

Рис. 2. Динамика накопления тяжелых металлов в коре тополя в зимний период

На основании результатов сопряженных исследований в атмосферном воздухе и почве в г. Красноярске выявлены количественные связи между концентрациями некоторых металлов в этих сопредельных средах. Пространственное распределение продуктов выбросов при их распределении в окружающей среде происходит по экспоненциальному закону [7]. Согласно существующей методике, аналогичная зависимость существует между накоплением тяжелых металлов в коре и воздухе. Центры наиболее высоких концентраций обычно приурочены к источникам загрязнения. В коре определяется допустимая остаточная концентрация тяжелых металлов и по ним производится дальнейший расчет. На примере цинка и меди установлены достоверные корреляции, выраженные следующими уравнениями регрессии:

- зависимость между содержанием цинка (окиси) в атмосферном воздухе (х) и коре (у); у=0,23х + 1,06, ПДК цинка (окиси) в атмосферном воздухе - 1,0 мг/м3 соответствует концентрация в коре 1,29 мг/кг;

- зависимость между содержанием меди в атмосферном воздухе (х) и коре (у); у=0,067х + 0,8, ПДК меди (окиси) в воздухе - 2,0 мг/м3 соответствует концентрация в коре 1,73 мг/кг;

- зависимость между содержанием железа (окиси) в атмосферном воздухе (х) и коре (у); у=0,25х +4, ПДК железа (окиси) в атмосферном воздухе - 0,04 мг/м3 соответствует в коре 5,5 мг/кг.

Эти данные можно использовать для построения карт загрязнения местности [6]. Площади с устойчивыми типами загрязнения расположены в районе источников загрязнения, которые влияют на качество атмосферного воздуха. Остаточное загрязнение почв представляет опасность как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха. Зоны распределения концентраций металлов в депонирующих средах наносят на функциональные карты города, на которых выделены промышленные районы, селитебные массивы, участки сельскохозяйственного использования земель, автомагистрали, дифференцированные по интенсивности движения, рекреационные территории. Это позволяет определить источники загрязнения воздушного бассейна и выявить контингенты населения, испытывающего влияние загрязненного атмосферного воздуха.

Заключение. В процессе исследований выяснили, что поступление тяжелых металлов в кору тополя возможно двумя путями: из атмосферы и почвы. Этим можно объяснить наибольшее количество тяжелых металлов в осенне-летний период вследствие контакта биомассы тополя с почвой и воздухом. Уменьшение содержания их содержания в зимний период связано с тем, что поступление их возможно только из атмосферы. На накопление тяжелых металлов в коре преимущественно влияет район произрастания породы и выбросы промышленных предприятий, расположенных на их территории. Данные исследования можно использовать для определения техногенной нагрузки на экосистему г. Красноярска и построения карт загрязнения местности.

11. Крестов П.В., Верхолат В.П. Редкие растительные сообщества Приморья и Приамурья. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - 200 с.

12. Жабыко Е.В. Лесная растительность // Флора, растительность и микобиота заповедника "Уссурийский". - Владивосток: Дальнаука, 2006. - С. 15-28.

13. Лесорастительная характеристика почв широколиственно-кедровых лесов Уссурийского заповедника /

Г.А. Гладкова, Г.Н. Бутовец, А.И. Кудинов [и др.] // Вестн. КрасГАУ. - 2009. - Вып. 1. - С. 19-25

14. Васильев Н.Г. Ясеневые и ильмовые леса советского Дальнего Востока. - М.: Наука, 1979. - 320 с.

15. Ивашкевич Б.А. Маньчжурский лес. - Харбин, 1915. - Вып. 1. - 505 с.

16. Красная книга РСФСР. Растения. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 590 с.

17. Красная книга Приморского края: Растения. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и грибов. - Владивосток: АВК «Апельсин», 2008. - 688 с.

18. Красная книга СССР. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - Т. 2. - 480 с.

19. Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 707 с.

20. Харкевич С.С., Качура Н.Н. Редкие виды растений советского Дальнего Востока и их охрана. - М.: Наука, 1981. - 234 с.

21. Леса заповедника "Уссурийский" (мониторинг динамики) / Ю.И. Манько, А.И. Кудинов, Г.А. Гладкова [и др.]. - Владивосток: Дальнаука, 2010. - 224 с.

---------♦-----------

УДК 630.0.866 С.В. Соболева, Л.И. Ченцова, И.С. Почекутов

ОЦЕНКА СЕЗОННЫХ НАКОПЛЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОРЕ ТОПОЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РАЙОНОВ

г. КРАСНОЯРСКА

Авторами статьи изучена возможность использования коры тополя в качестве биоиндикатора загрязнения атмосферы г. Красноярска. Выявлено, что поступление тяжелых металлов в кору тополя возможно двумя путями: из атмосферы и почвы. Этим можно объяснить наибольшее количество тяжелых металлов в осенне-летний период вследствие контакта биомассы тополя с почвой и воздухом. Уменьшение их содержания в зимний период связано с тем, что поступление их возможно только из атмосферы. На накопление тяжелых металлов в коре преимущественно влияет район произрастания породы и выбросы.

Ключевые слова: атмосфера, кора, тополь, тяжелые металлы, биоиндикатор.

S.V. Soboleva, L.I. Chentsova, I.S. Pochekutov

ESTIMATION OF THE HEAVY METAL SEASONAL ACCUMULATION IN THE POPLAR BARK IN VARIOUS KRASNOYARSK CITY AREAS

Possibility of poplar bark use as the atmosphere pollution bioindicator in Krasnoyarsk is researched by the authors of the article. It is revealed that there are two ways of heavy metal entrance into a poplar bark: from atmosphere and soil. This can explain the greatest heavy metal amount in the autumn and summer periods as a result of poplar biomass contact with soil and air. Reduction of the amount of their availability in winter period is connected with the fact that their entrance is possible only from atmosphere. Heavy metal accumulation in bark is mainly influenced by species growth area and emissions.

Key words: atmosphere, bark, poplar, heavy metals, bioindicator.

Введение. Среди специфических загрязняющих веществ в воздушном бассейне г. Красноярска важное место занимают тяжелые металлы, большинство которых относится к первому и второму классу опасности. Их негативное влияние на человека проявляется не только в прямом воздействии высоких концентраций, но и в отдаленных последствиях, связанных со способностью многих металлов накапливаться в орга-

Литература

1. Авдеева Е.В. Рост и индикаторная роль древесных растений в урбанизированной среде. - Красноярск: СибГТУ, 2007. - 382 с.

2. Дятловицкая Э.В., Безуглов В.В. Липиды как биоэффекторы // Биохимия. - 1998. - Т.63. - Вып. 1. -С. 3-5.

3. Загрязнение лекарственного сырья выбросами промышленных предприятий / А.В. Клемпер, С.А. Листов, С.А. Петров [и др.] // Растительные ресурсы. - 1993. - Вып. 4. - С.13-23.

4. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учеб. пособие для вузов. - М.: Экология, 1991. - 320 с.

5. Спектральное определение тяжелых металлов в почве и листве ботанического сада им. Вс.М. Крутов-ского / Г.И. Сухова, С.В. Морозов, Ю.В. Бойко [и др.] // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. по мат-лам Всерос. науч.-практ. конф. - 2001. - Т. 2. - С. 194-197.

6. Выбор зон наблюдений в крупных промышленных городах для выявления атмосферных загрязнений на здоровье населения / К.А. Буштуева, Д.П. Парцеф, А.А. Беккер [и др.] // Гигиеническая санитария.

- 1964. - № 1. - С. 4-6.

7. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве: утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 мая 1990 г. № 5174-90. Информация обновлена:17.03.2008. - М., 2008.

УДК 582.475 Н.П. Шаньгина, П.А. Феклистов

МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ХВОИ ПОДРОСТА ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ ЕЛЬНИКОВ ЧЕРНИЧНЫХ

В статье приводятся результаты исследований ассимиляционного аппарата подроста ели в ельниках черничных. Рассмотрены такие показатели, как длина ветки, количество хвои на 1 см, возраст хвои, масса хвои и биометрические показатели хвои (длина, толщина, ширина). Все параметры были изучены у подроста разной категории крупности. Полученные данные авторы рекомендуют для практического изучения лесовозобновительного процесса.

Ключевые слова: подрост, ельник, морфометрические показатели хвои, охвоённость побега.

N.P. Shangina, P.A. Feklistov MORPHOMETRIC PARAMETERS OF THE SPRUCE UNDERGROWTH NEEDLES UNDER THE WHORTLE-BERRY SPRUCE FOREST SHELTERWOOD

The research results of the spruce undergrowth assimilation organ in the whortle-berry spruce forests are given in the article. Such indicators as branch length, needle number per 1 cm, needle age, needle weight and needle biometric indicators (length, thickness and width) are considered. All parameters have been studied on the undergrowth of various size categories. The authors recommend the received data for the reproduction process practical study.

Key words: undergrowth, spruce forest, needle morphometric parameters, shoot needle packing.

Введение. Листовой аппарат и крона деревьев наиболее важные части с точки зрения продуцирования кислорода [3], а также показатели роста и развития дерева. Исследования ассимиляционного аппарата различных древесных растений проводились многими авторами. В основном это сосновые насаждения, подверженные рекреационным воздействиям, или выращенные в культурах [4,5,1,2,6].

Цель исследований. Изучить параметры хвои подроста ели разных категорий крупности в естественных еловых насаждениях.