Сравнительный анализ сульфатного загрязнения воздуха г. Санкт-Петербурга и г. Светлограда Ставропольского края

• Известия ДГПУ, №3, 2008

УДК 504.05:63

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЛЬФАТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И г. СВЕТЛОГРАДА СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

2008 Махмудова Г.К.

Ставропольский государственный университет

Проведен сравнительный анализ сульфатного загрязнения воздуха по коре древесных растений в гг. Светлограде Ставропольского края и Санкт-Петербурге. В качестве биоиндикаторов были выбраны тополь, дуб и клен. Отбор биологического материала в Светлограде производился в период с мая по июнь 2008 года. По результатам биомониторинга на территории данных городов выделены районы с различным экологическим состоянием окружающей природной среды.

The comparative analysis of the aerial sulphate pollution on the cortex of wood plants in the cities of Svetlograd, Stavropol region and St. Petersburg. The following tree species were chosen as bio-indicators: poplar, oak and maple. The selection of the biological material in the city of Svetlograd was conducted during the period from May to June, 2008. On the results of biomonitoring on the territories of the given cities the regions with different environmental ecological have been distinguished.

Ключевые слова: сульфатное загрязнение, биологическй материал, биомониторинг, биоиндикатор, экологическое состояние.

Keywords: sulphate pollution, biological material, bio-monitoring, bio-indicator, ecological

conditions.

Проблема загрязнения городской

среды для крупных и малых городов России в настоящее время очень актуальна. Рост количества автомобилей и промышленных предприятий приводит к ухудшению экологического состояния города. Важность использования

растений в качестве основы для

разработки мер контроля загрязнения

среды обусловлена исключительной чувствительностью высших и низших растений или их специфическими

реакциями на конкретные загрязнители. Повреждающее действие токсинов на растительность служит важным

показателем для выработки допустимых

пределов содержания атмосферных

загрязнителей в окружающей среде и возможности использования растений как биологических индикаторов качества воздуха и ведения контрольных мероприятий с целью снижения

вызываемого загрязнителями стресса.

Аккумулятивными фитоиндикаторами выступают древесные породы, являющиеся основным средозащитным

компонентом зеленых насаждений города. Деревья в течение длительного времени, контактируя с атмосферными

поллютантами, накапливают их в органах, особенно в коре. Одним из наиболее распространенных воздушных

загрязнителей считается сернистый ангидрид, образующийся в процессе сжигания топлива и составляющий 78% суммарного объема выбрасываемых в атмосферу газов от всевозможных источников. Среди всех серосодержащих эмиссия двуокиси серы наиболее фитотоксична. При соприкосновении с листьями растений она проходит через плазмалемму, окисляется до сульфатов и ассимилируется в хлоропластах и митохондриях [1].

В кору сера поступает снаружи и с сухими осаждениями, и при газообмене через чечевички. Способность коры накапливать поллютанты при оценке загрязнения атмосферного воздуха использовалась многими учеными Западной Европы, Украины, Молдавии [2]. К сожалению, в России количество

аналогичных исследований ограничено, самое масштабное проведено в г. Санкт-Петербурге, а на территории Южного федерального округа таких исследований мало.

Целью нашей работы является сравнение интенсивности загрязнения соединениями серы города-миллионера Санкт-Петербурга и одного из малых городов Ставропольского края - г. Светлограда.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) изучить современное развитие метода биоиндикации в городской среде;

2) изучить имеющиеся данные по экологическому состоянию г. Санкт-Петербурга;

3) собрать полевой материал в г. Светлограде и произвести его лабораторную обработку;

4) проанализировать результаты биомониторинга на территории г. Санкт-Петербурга и г. Светлограда.

Были использованы методы биоиндикации, геоэкологических

исследований, математической

статистики.

Биоиндикация - это обнаружение биологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ. Это относится в полной мере ко всем видам антропогенных нагрузок - от экологических, фармакологических средств до психоэнергетического воздействия как на клетку, так и человека [3].

В качестве биоиндикаторов служат животные, растения, бактерии, вирусы. В зависимости от их свойств различают специфическую и неспецифическую биоиндикацию. О неспецифической биоиндикации говорят в том случае, когда различные антропогенные факторы вызывают одни и те же ответные реакции. Если те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации.

Применяется биоиндикация для выявления естественного буферного потенциала среды и допустимых нагрузок экзогенного вещества; при контроле за состоянием фитопопуляции с целью ранней диагностики и предотвращения отрицательных последствий поллютантов, которые могут воздействовать на здоровье человека; в комплексной системе экологического мониторинга среды, включая обнаружение негативных

изменений, их диагностику на самой ранней стадии антропогенного воздействия; в целях сохранения биоразнообразия, позволяющего

обеспечить существование как можно большего числа организмов, в особенности редких видов биоты, высокочувствительных к загрязнению.

Город Светл оград выбран нами неслучайно. Во-первых, практически половина населения Ставропольского края проживает в сельской местности и малых городах, во-вторых, количество экологических исследований в них ограничено.

Эколого-географическое положение г. Светлограда таково: город расположен в Предкавказье, на Ставропольской возвышенности, на реке Калаус (приток Восточного Маныча). Он находится в центральной части края и входит в 3-ий агроклиматический район,

характеризующийся как резко континентальный, жаркий летом и умеренно теплый зимой. Рельеф района равнинный, нарушается довольно глубокими долинами речных систем реки Калаус. Гидрографическая сеть слаборазвита, что характерно для степной зоны. Природные леса на территории города находятся на горе Куцай, а полезащитное лесоразделение имеет более чем 100-летнюю историю.

К основным экологическим проблемам города относятся: рост числа несанкционированных свалок;

ухудшение экологического состояния балок; антропогенное загрязнение горы Куцай; увеличение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Методика исследования в г. Санкт-Петербурге абсолютно идентична

методике, использованной в г. Светлограде. Она заключалась в следующем: с приблизительно

одновозрастных здоровых деревьев на высоте 1-1,5 м состругивалась кора толщиной 3 мм. Лишайник с субстрата удалялся. Отобранные пробы

высушивались до воздушно-сухого состояния и измельчались до размера частиц 0,25 мм. Для анализа бралась навеска коры 2 г, заливалась 20 мл

дистиллированной воды, тщательно размешивалась и выдерживалась на сутки. Величина pH измерялась на потенциометре. Затем к пробе добавлялось 20 мл воды, 2-3 капли I и HCL и взбалтывалось в течение 1 мин. Экстракт коры фильтровался, содержание в нем сульфатов

определялось методом, основанным на изменении степени поглощения света мутными средами. Для этого готовилась шкала стандартов, для чего в пять мерных колб на 25 мл, содержащих растворы с различным, заведомо известным содержанием сульфатов, добавлялось по 2 мл 5% ВаС12, дающего при соединении с серой осадок, который в течение часа находился в растворе во взвешенном состоянии. Различная степень помутнения свидетельствует о разной концентрации сульфатов. Для анализа в колбу того же объема

помещалась аликвота водной вытяжки коры 5 мл, к ней доливалась дистиллированная вода до метки. Содержимое колбы взбалтывалось и сравнивалось со шкалой и определялось содержание сульфатов. Оба города были поделены на зоны: условно чистую и подверженную постоянному

антропогенному воздействию.

Результаты анализа - величина pH и содержание сульфатов в коре деревьев г. Светлограда - представлены в таблицах

1 и 2.

Таблица 1

Результаты анализа проб коры деревьев в первой зоне

Растение Показатель Х Количество определений

Тополь 804 pH 0,3 7,12 8

Клен 804 pH 0,73 5,23 7

Дуб 804 pH 0,11 7,62 4

Таблица 2

Результаты анализа проб коры деревьев во второй зоне

Растение Показатель X Количество определений

Тополь 804 pн 0,43 4,81 8

Клен 804 pн 0,48 5,24 6

Дуб 804 pн 72 О" СО 3

Для характеристики загрязнения воздуха соединениями серы было отобрано 36 проб коры в двух указанных зонах города. Первая зона располагалась вдали от промышленных районов города и крупных транспортных потоков, вторая - вблизи северной промышленной части города и федеральной автодороги. В первой зоне взято: тополя - 8 проб, клена - 7 проб, дуба - 4 пробы, во второй:- тополя - 8 проб, клена - 6 проб, дуба - 3 пробы.

При анализе значений pH деревьев разных видов также выявлен ряд особенностей. В г. Светлограде, судя по значению, наиболее кислая кора у дуба и тополя, у клена - в пределах нормы. А в г. Санкт-Петербурге наиболее кислая кора у сосны и клена. Высокая корреляционная зависимость между

величиной pH и содержанием в коре этого вида позволяет использовать показатель кислотности как модальный критерий в оценке степени сульфатного загрязнения [4].

На протяжении многих веков древесные растения приспосабливались к изменениям, которые естественным образом происходили в окружающей среде. Формирование адаптивного комплекса растений к условиям обитания связаны с размерами этих изменений и скоростью их протекания. В настоящее время антропогенный пресс по интенсивности и своим масштабам нередко превосходит влияние экстремальных природных факторов.

Наиболее чувствительными к воздействию поллютантов, вызывающих хлороз, некроз и другие повреждения

листьев, в г. Светлограде являются тополь и дуб, а в Санкт-Петербурге -липа и клен.

По возрастанию средних показателей поллютанта в коре деревья можно разместить в следующий ряд:

Светлоград: 1 - клен

2 - тополь

3 - дуб

Санкт-Петербург: 1 - тополь 2-дуб 3 - клен.

Полученные нами результаты

свидетельствуют о том, что в двух городах России - малом Светлограде и городе-миллионере Санкт-Петербурге наблюдается высокая интенсивность сульфатного загрязнения жилых

кварталов исследованных районов,

расположенных вблизи автодорог и промышленных предприятий.

Основными источниками

поступления взвешенных частиц и двуокиси серы в воздушный бассейн городов являются предприятия промышленности и теплоснабжения.

На основе приведенных исследований можно сделать следующие выводы: для улучшения экологической ситуации в малых и крупных городах целесообразно перевести городской автотранспорт на газовое топливо, уменьшить или исключить проезд автотранспорта по центральным улицам города, провести мероприятия по озеленению улиц города. А в г. Светлограде кроме выше перечисленного нужно создать объездную дорогу для транзитного транспорта.

Примечания

1. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта. - М.: Мир, 1996. 2. Биоиндикация загрязнения как составляющая мониторинга окружающей среды Волгограда / А. С. Хныкин // Инновационные технологии XXI века для рационального природопользования, экологии и устойчивого развития. Москва, 20-22 окт. 2004. Материалы форума. - М., 2004. - С. 333-335. 3. Гетко Н.В. Растения в техногенной среде. - Минск, 1998. 4. Новиков Э.А.

Экология и промышленность Санкт-Петербурга // Регион, экология. 1994.

Статья поступила в редакцию 17.10.08 г.