Оздоровление городской воздушной среды летучими выделениями сосны

контаминация токсикоэлементами водоема несколько ниже, чем весной, наименьшее содержание соединений тяжелых металлов определяется летом.

4. Наиболее высокие уровни свинца, кадмия, ртути определяются в печени рыбы, меди - в костях и жабрах, мышьяка - в костях и мышцах, цинка - в коже, жабрах и печени. Минимальные количества свинца, кадмия и ртути определяются в мышцах, меди - в коже, цинка - в мышцах и костях, мышьяка - в коже и печени.

5. На основании проведенных исследований рекомендовать постоянный эколого-токсикологический мониторинг гидробионтов и р. Есауловка Березовского района.

Литература

1. Социально-гигиенический мониторинг, методология, региональные особенности, управленческие решения / Е.А. Борзунова, Я.А. Брусницина, К.П. Селянкина [и др.]. - М., 2003. - С. 45-48

2. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. - М.: РУДН, 2002. - 140 с.

3. Морозова С.П. Поступление ртути и мышьяка с рационами питания в организм взрослых и детей // Гигиена и санитария. - 1991. - № 7. - С. 38-40.

4. Титова Е.В. Основы сельскохозяйственной экотоксикологии. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2001.

5. Forsther U. Integrated pollution control. - Berlin, 1995. - P. 100-107.

УДК 674.697 Л.В. Ставникова, А.В. Рогов,

В.А. Рогов, Р.А. Степень

ОЗДОРОВЛЕНИЕ ГОРОДСКОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЛЕТУЧИМИ ВЫДЕЛЕНИЯМИ СОСНЫ

В статье представлены результаты исследований, доказывающие, что загрязнение воздушной среды существенно снижает интенсивность и изменяет состав летучих выделений сосновых насаждений. Одновременно такие изменения снижают бактериостатичность атмосферы, которая возрастает при ионизации.

Ключевые слова: загрязнение, сосна, фитоорганические выделения, бактериостатичность, ионизация.

L.V. Stavnikova, A.V. Rogov, V.A. Rogov, R.A. Stepen SANITATION OF THE CITY AIR ENVIRONMENT BY THE VOLATILE PINE EMISSIONS

The research results proving that air environment pollution essentially reduces intensity and changes structure of the pine planting volatile emissions are given in the article. Simultaneously such changes reduce atmosphere bacteriostatic character which increases at ionization.

Key words: pollution, pine, phytoorganic emissions, bacteriostatic character, ionization.

Введение. В России и за рубежом сравнительно широко распространяется профилактика и лечение легочных, сердечно-сосудистых и других заболеваний летучими выделениями травянистых, кустарниковых и древесных растений [1-2]. Достаточно эффективны в этом отношении хвойные насаждения, в атмосфере которых человек адаптировался в течение многих тысячелетий. В большинстве случаев при этом имитация их биологически активных соединений осуществлялась за счет эфирных масел или выделений летучих продуктов из измельченных вегетативных органов растений. Представляется, что фитонцидотерапия летучими веществами, выделяемыми произрастающими деревьями, является более эффективной. Такое решение оказалось успешным как с санитарно-гигенической, так и эмоциональной стороны, при размещении 7-летних деревьев сосны в межцехованных рекреациях деревообрабатывающего комбината [3]. Насыщение воздушной среды экскретами живых растений намного полезнее для организма по сравнению с ее обработкой

эфирным маслом или послежизненными выделениями растений, в составе которых содержатся или образуются при контакте с кислородом окисленные производные. В частности, указывается, что при окислении 3-карена, одного из основных компонентов хвойных эфирных масел, его токсичность возрастает [4]. Безусловно, в этих условиях растения испытывают угнетение в своем развитии, а их экзометоболиты, взаимодействуя с загрязнителями атмосферы, изменяют свой состав, что отражается на свойствах. Представляет интерес оценка изменения состава летучих терпеноидных веществ сосны и их бактериостатического действия при загрязнении атмосферы.

Целью исследований. Сравнение состава летучих терпеноидных веществ загрязненных и лесного насаждений сосны и изменение их бактериостаческой активности под влиянием загрязнителей.

Материалы и методы исследований. Объектами исследований летучих выделений служили сосновые 20-30-летние насаждения в сильно- (в районе КрасТЭЦ), средне- (парк им. Горького), слабо- (Академгородок) загрязненных и фоновой (ст. Кача, 80 км западнее Красноярска) зон. Интенсивность их экскретирова-ния определяли окислительным бихроматным методом путем прокачивания очищенного воздуха через ох-военные побеги сосны и поглотители с раствором бихромата калия [5]. Эфирное масло из охвоенных побегов сосны загрязненного и фонового участков выделяли отгонкой острым паром в аппарате Клевенджера. Его состав анализировали методом ГЖХ на набивных колонках с использованием неподвижной фазы SE-30 и пламенно-ионизационного детектора.

Обсеменность воздушной среды определяли в центре загрязненного и фонового участков на высоте 1 м с использованием стафилококковых бактерий на мясо-пептонном и кровяном агаре. Бактериостатич-ность выделений в некоторых опытах усиливалась функционированием эффлювильной установки, генерирующей униполярные аэроионы. Санирующее действие метаболитов сосны оценивали по обсеменению атмосферы на безлесной площадке на окраине парка.

Результаты исследований и их обсуждение. Размещение посадок в городе значительно снижает производительность растений, что прежде всего выражается в сокращении биомассы ассимиляционного аппарата. На значительное изреживание и сокращение сроков жизни хвои древесных пород в Красноярске указывают и другие авторы [6]. По сравнению с естественными насаждениями биомасса хвои сосны на городских участках снижается ни 20-35 %, что соответственно ведет к уменьшению выделения экскретов. Результаты определения выхода экзометаболитов из охвоенных побегов сосны на участках с различным аэрогенным загрязнением приведены в табл. 1.

Таблица 1

Выделение фитоорганических веществ вегетативными органами молодняка сосны на разных участках

Расположение участка, район Интенсивность загрязнения Биомасса образцов Выход экскретов

Срезанных, г Влаж- ностью/о Абс. сух. , г Всего, мг/м3 мкг/г*ч

КрасТЭЦ, Ленинский Сильная 55,9 45,1 30,7 13,6±2,9 0,77±0,11

Парк Горького, Центральный Средняя 56,4 46,2 30,3 29,7±3,4 0,81±0,11

Академгородок, Октябрьский Слабая 54,8 48,6 28,3 31,7±1,6 1,12±0,08

Ст. Кача, Козульский Фоновая 56,3 51,3 24,6 31,5±2,5 1,28±0,10

Экскреторская способность охвоенных побегов существенно зависит от загрязнения воздушной среды. Если выход экзометаболитов у фоновых деревьев составляет 1,28 мкг/г*ч, то в зоне сильного загрязнения 0,77 мкг/г*ч, то есть ослабление достигает почти 40 %. Достаточно серьезным оно является при средней (37 %) и слабой (13 %) аэрогенной эмиссии.

Загрязнение окружающей среды отражается и на компонентнах сосновых летучих выделений. Этому способствует присутствие в городской атмосфере кислотных и других ракционноспособных примесей. Причем превращения могут происходить как непосредственно в ассимилирующем аппарате, так и в воздушной среде. Можно предполагать, что в обоих случаях в связи с наличием в атмосфере кислорода и соединений кислотного характера происходят окислительные и поликонденсационные превращения компонентов.

О характере превращений внутри организма можно судить по изменению компонентного состава эфирных масел охвоенных побегов сосны загрязненного и лесного участков (табл. 2).

Таблица 2

Влияние атмосферного загрязнения на состав эфирного масла

Основной компонент Лесной участок Городской участок

а-Пинен 46,5±2,1 26,6±1,5

Камфен 4,3±0,6 3,5±0,5

в-Пинен 3,3±0,5 1,8±0,3

Мирцен 0,6±0,2 1,1±0,2

3-Карен 5,1±0,4 7,6±0,4

Лимонен+ в-фелландрен 1,0±0,2 2,2±0,3

Терпенолен 1,1±0,2 0,9±0,2

Другие 1,3±0,3 0,4±0,1

Всего монотерпеновых углеводородов 63,2 44,1

Фенхон 1,3±0,1 2,1±0,2

Изофенхон 0,6±0,1 1,1±0,1

Борнеол 1,3±0,1 0,6±0,1

Борнилацетат 6,7±0,3 5,1±0,3

Терпенилацетат 0,3±0,1 0,4±0,1

Другие 5,4±0,3 0,8±0,1

Всего кислородосодержащих соединений 15,7 11,1

Лонгифолен 1,9±0,2 3,3±0,2

Кариофиллен 2,6±0,2 6,2±0,3

Муролены 6,7±0,4 16,6±1,3

в-Бизаболен 7,1±0,3 12,1±0,5

Сибирен 1,7±0,2 2,7±0,4

Другие 1,1±0,2 3,9±0,4

Всего сесквитерпеноидов 21,1 44,8

Состав эфирного масла сосны городского и лесного участков является близким. Все компоненты последнего образца присутствуют в первом, хотя и в ином соотношении. Другие соединения, согласно хроматографическим данным, образуются в небольшом количестве.

Вместе с тем соотношение фракций в сравниваемых маслах существенно изменяется. В образце масла городских сосен почти в 1,5 раза меньше монотерпеновых углеводородов, прежде всего, а-пинена. В то же время в нем возрастает доля мирцена, 3-карена, лимонена. По-видимому основной причиной происходящих изменений является различная реакционная способность соединений. Сокращение содержания в масле кислородосодержащих соединений происходит, вероятно, преимущественно из-за взаимодействия этих компонентов с загрязнителями. Возможной причиной повышенного вклада сесквитерпеноидной фракции может служить окисление или поликондинсация монотерпенов с образованием летучих производных с временем удерживания в данной области.

Ранее установлено, что летучие экзометаболиты богаче эфирных масел монотерпеновыми углеводородами, обладающими большим комплексом полезных для человека экологических свойств [5]. В случае городских насаждений, где вклад монотерпеновой фракции в масле существенно выше, может свидетельствовать о большей насыщенности ими выделяющихся экскретов. Исходя из этого, логично предполагать, что летучие выделения городских сосняков обладают заметным оздоровительным потенциалом.

Кислородосодержащие и сесквитерпеноидные компоненты даже в лесных насаждениях характеризуются меньшей выделительной способностью по сравнению с монотерпенами, в связи с чем их концентрация в летучих экскретах сосняков ниже, чем в эфирном масле [5,7]. Тем не менее им свойственна высокая биологическая активность, с учетом него они входят в состав инсектицидов и других защитных препаратов [1-2].

При загрязнении атмосферы доля тяжелых фракций возрастает, что может свидетельствовать о повышении защитной роли экскретов городских насаждений, в частности, против микроорганизмов.

Опыты, проведенные со стафилококковыми бактериями под пологом сосны в лесу и в парке, подтверждают представления о микробиологическом оздоровлении воздушной среды городскими древостоями. С целью выявления возможности повышения бактериостатического действия летучих экскретов проводилась также ионизация воздуха. Численность колоний на сравниваемых участках сосновых насаждений без и при работе эффлювильной установки приведена в табл. 3.

Таблица 3

Влияние загрязнения воздушной среды на бактериальную активность фитоорганических выделений

сосны

Субстрат, агар Городской участок Лесной участок

Без ионизации С ионизацией Без ионизации С ионизацией

Мясо-пептонный 32,7±3,4 12,1±2,4 11,4±2,1 6,7±1,8

Кровяной 10,6±2,5 4,7±2,0 6,5±1,7 2,9±0,9

Обсемененность воздуха на безлесной площадке на окраине парка намного выше, чем в насаждениях. Число колоний при 5-минутной экспозиции найдена при посеве стафилококковой инфекции на мясо-пептоинном субстрате - 63,5±9,5, на кровяном агаре - 35,4±7,9. Видно также, что бактериостатичность в парке существенно ниже по сравнению с лесным массивом. Вместе с тем она значительно возрастает при проведении ионизации. С учетом этого представляется, что имеется возможность поддерживать в определенных пределах стерильность атмосферы в местах отдыха населения.

Заключение. Результаты исследований показывают, что при аэрогенном загрязнении, существенно снижается выделение летучих фитоорганических веществ сосны и изменение их состава. Происходящие изменения негативно отражаются на обсемененности атмосферы, хотя под пологом городских насаждений ее значение намного ниже, чем на безлесной территории. Установлено, что использование ионизации воздуха с фитонцидными растениями эффективно влияет на очистку воздушной среды в селитебных зонах и межцехованных рекреациях на предприятиях.

Литература

1. Летучие экзометаболиты, их свойства и воздействие на растительные организмы и человека / Р.А. Степень [и др.]. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2007. - 100 с.

2. Арцыховский А.К. Санитарно-гигиенические и лечебные свойства леса. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1985. - 104 с.

3. Рогов А.В., Рогов В.А., Степень Р.А. Оздоровление воздушной среды производственных помещений зелеными растениями // Химия раст. сырья. - 2008. - № 4. - С. 181-184.

4. Полтавченко Ю.А. Эфирные масла сибирских видов семейства сосновых, их состав и медицинское значение // Изучение препаратов растительного и синтетического происхождения. - Томск: Изд-во ТГУ, 1978. - С. 99-100.

5. Степень Р.А., Репях С.М. Летучие выделения сосновых лесов. - Красноярск: Изд-во СибГТУ,1998. -406 с.

6. Авдеева Е.В., Кузьмичев В.В. Влияние городской среды на состояние природных лесов // Экология. -1997. - № 4. - С. 248-252.

7. Кинтя П.К., Фадеев Ю.М., Акимов Ю.А. Терпеноиды растений. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 151 с.