Меню
Головна
Авторизація/Реєстрація
 
Головна arrow Екологія arrow Біомоніторинг забруднення хімічними елементами рекреаційних територій міста Ростова-на-Дону

Біомоніторинг забруднення хімічними елементами рекреаційних територій міста Ростова-на-Дону


БІОМОНІТОРИНГ ЗАБРУДНЕННЯ ХІМІЧНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ РЕКРЕАЦІЙНИХ ТЕРИТОРІЙ Р. РОСТОВА-НА-ДОНУ

Забруднення важкими металами в умовах міського середовища піддаються вода, ґрунт, рослини і тварини, а також промислові відходи, що акумулюють їх у концентраціях, що перевищують гранично-допустимі рівні. Для оцінки вмісту важких металів у природних середовищах часто використовуються методи біологічного моніторингу, що включає систему спостережень за екологічним станом компонентів природних об'єктів і біологічну оцінку навколишнього середовища. Для проведення біомоніторингу як індикаторів стану навколишнього середовища найчастіше використовуються рослини (Шаназарова, Ахматова, 2015; Baker, 1981).

Мета роботи: оцінка екологічного стану рекреаційних територій міста Ростова-на-Дону.

Завдання, об'єкти і методи досліджень

Для оцінки екологічного стану рекреаційних територій міста Ростова-на-Дону був проведений спряжений аналіз вмісту хімічних елементів в ґрунтах, листі дерев і талломах лишайників на території трьох скверів: Дортмундського (Радянський район), Осіннього (Первомайський район), 1-го Піонерського зльоту (Ленінський та Жовтневий райони), що знаходяться в різних антропогенним навантаженням районах міста (рис. 1).

Рисунок 1 - Карта-схема р. Ростова-на-Дону із зазначенням розташування об'єктів дослідження: 1 - сквер Дортмундський; 2 - сквер Осінній; 3 - сквер 1-го Піонерського зльоту

Для вивчення забруднення хімічними елементами, були відібрані зразки листя з середньовікові екземплярів дерев Acer platanoides L., Robinia pseudoacatia L., Ulmus pumila L., а також талломы лишайників Рһаеорһуѕсіа orbicularis (Necker) Moberg, Physcia adscendens H. Olivier і Xanthoria parietina (L.) Belt., зустрічаються на території всіх трьох скверів.

Аналіз валового вмісту хімічних елементів в ґрунтах, листках і лишайниках проводили методом рентгенофлуоресцентного аналізу за допомогою рентгенівського апарату для спектрального аналізу «Спектроскан МАКС-GV». Проби ґрунтів скверів відбирали в поверхневому шарі методом конверта. Кількість проб відповідає ГОСТ 17.4.3.01-83.

Для оцінки забруднення використовувалися такі показники, як гранично допустимі концентрації (ГДК) вмісту хімічних елементів в ґрунті; коефіцієнт концентрації хімічного елемента (Кс), який визначається відношенням його реального змісту в ґрунті (З) до фонового (Сф), коефіцієнт небезпеки (Ко) - вміст хімічного елемента в порівнянні з ГДК (Санпін 4266-87), сумарний показник забруднення Zc, запропонований Ю. О. Саетом (Саєти та ін., 1990).

Так як в Росії нормативи ГДК хрому і кобальту в ґрунтах не розроблені, застосовували ГДК для ґрунтів присадибних ділянок в Німеччині (Eikmann, Kloke, 1991). Нормативи ГДК стронцію у грунтах не встановлені, тому для оцінки скористалися величиною 600 мг/кг, прийнятої в якості верхньої межі нормального вмісту валового стронцію у грунтах (Ковальський, 1974). В якості фонових значень використані дані, наведені в роботі Ст. Ст. Акімцева та ін. (1962), для стронцію - кларк валового стронцію у грунтах (Ковальський, 1974), а для марганцю - кларк валового марганцю в грунтах (Виноградів, 1962).

Оцінка ступеня поглинання хімічних елементів рослинами і лишайниками проводилася на підставі розрахунку коефіцієнта біологічного поглинання (КБП), як відношення вмісту хімічного елемента в надземній частині рослини до загального вмісту елемента в ґрунті (Перельман, Касимов, 1999).

Результати досліджень

В результаті оцінки вмісту хімічних елементів встановлено, що для ґрунтів обстежених скверів характерно підвищений вміст валового хрому, свинцю, цинку та миш'яку, яке перевищує не тільки фонові значення, але і ГДК, що підтверджує дослідження, проведені раніше (Безуглова та ін, 2000), і свідчить про накопиченні під пологом дерев у поверхневому шарі ґрунту цинку, миш'яку і свинцю.

Комплексну оцінку токсикологічної обстановки, відштовхуючись від фонового вмісту хімічних елементів в ґрунті, отримали, розрахувавши коефіцієнт концентрації (Кс) для ряду хімічних елементів, коефіцієнт небезпеки (Ко) і сумарний показник забруднення (Zc) (табл. 1).

Таблиця 1 Валовий вміст хімічних елементів в ґрунті та результати розрахунку показників забруднення ґрунту скверів р. Ростова-на-Дону

Хімічний елемент

Сквер Дортмундський

Сквер Осінній

Сквер 1-го Піонерського слета

ПДК

Фон

мг/кг

Кс

Ко

мг/кг

Кс

Ко

мг/кг

Кс

Ко

V

103,1

1,5

0,7

120,1

1,8

0,8

122,3

1,8

0,8

150

67

Cr

120,0

1,2

1,2

116,9

1,2

1,2

97,6

1,0

1,0

100

100

Pb

58,0

2,9

1,8

61,5

3,1

1,9

30,7

1,5

1,0

32

20

Co

2,8

0,4

0,1

11,5

1,4

0,2

14,3

1,8

0,3

50

8

Ni

31,8

0,7

0,4

56,0

1,2

0,7

52,9

1,2

0,6

85

45

Cu

37,6

1,2

0,7

51,9

1,7

0,9

42,1

1,4

0,8

55

30

Zn

145,5

2,2

1,4

162,3

2,5

1,6

112,9

1,7

1,1

100

65

As

15,6

1,9

1,6

17,2

2,2

1,7

12,4

1,6

1,2

10

8

Sr

180,2

1,3

0,3

198,1

1,4

0,3

191,4

1,4

0,3

600

140

Mn

651,8

0,8

0,4

930,9

1,2

0,6

834,6

1,0

0,6

1500

800

Zc

6,4

8,5

4,4

Результати показали, що досліджені зразки ґрунту всіх трьох скверів мають низький (допустимий) рівень забруднення (Zc коливається від 4,4 у сквері 1-го Піонерського зльоту до 8,5 в Осінньому сквері).

Низький показник ступеня забруднення ґрунту, характерний для скверу 1-го Піонерського зльоту, ймовірно, обумовлений тим, що на його території регулярно здійснюється полив зелених насаджень, тоді як у сквері Дортмундському даний вид уходных робіт виконується набагато рідше, а в Осінньому сквері взагалі не здійснюється. При цьому Осінній сквер розташований в промисловому районі з досить високою транспортної навантаженням, тому більш високе значення Zc для даного об'єкта досить очікувано.

Розрахунок коефіцієнта концентрації (Кс) показав, що в ґрунті скверу Дортмундського концентрація таких хімічних елементів, як V, Cr, Pb, Cu, Zn, As, Sr перевищує фонові показники; при цьому найбільше - Pb (Кс= 2,9). У двох інших скверах перевищення відмічено для всіх елементів, але в Осінньому сквері - найбільше для Pb (Кс=3,1), а в сквері 1-го Піонерського зльоту - для V (Кс=1,8) і Co (Кс=1,8).

За коефіцієнтом Ко ситуація на об'єктах складається більш сприятлива. До елементів, що становлять небезпеку забруднення ґрунту, можна віднести Cr, Pb, Zn, As. При цьому в сквері 1-го Піонерського зльоту До всіх елементів, крім Zn і As, не перевищує 1.

Результати визначення вмісту хімічних елементів у досліджених рослинних зразках і розрахунку коефіцієнтів біологічного поглинання представлені в таблиці 2.

Аналізуючи дані таблиці 2 можна зробити висновок, що сильне перевищення вмісту хімічних елементів у листках дерев, порівняно з верхньою межею їх середнього змісту, характерне для всіх трьох скверів по таким елементам, як Cr (45,6 - 57,6 разів), Pb (11,5 - 12,4 разів), Ni (9 - 10,2 разів), As (15,2 - 16,2 разів).

Перевищення показників середнього вмісту Cr в листках рослин всіх скверів, мабуть, пов'язане з регіональною особливістю грунтів Північного Приазов'я, для яких характерно початково підвищений вміст даного елемента, що також підтверджується в дослідженнях Ст. А. Чаплигіна (2014).

Таблиця 2 Вміст хімічних елементів у листках дерев і лишайниках скверів міста Ростова-на-Дону

Хімічний елемент

Середній вміст елементів у листках, мг/кг

(Садовникової Л. К., 2006)

Сквер Дортмундський

Сквер Осінній

Сквер 1-го Піонерського зльоту

Вміст хімічних елементів, мг/кг / КБП

Листя дерев

Талломы

лишайників

Листя дерев

Талломы

лишайників

Листя деревьев

Талломы

лишайников

V

0,2-1,5

-

10,0

0,09

-

10,5

0,08

-

6,5

0,05

Cr

0,1-0,5

22,8

0,19

36,8

0,30

28,8

0,24

39,1

0,33

25,6

0,26

38,7

0,39

Pb

5-10

120,1

2,07

129,8 2,23

114,5

1,86

149,5 2,43

123,9

4,03

192,4 6,26

Co

0,02-1

-

-

-

-

-

-

Ni

0,1-5

51,0

1,60

47,3

1,48

49,1

0,87

41,1

0,73

44,9

0,84

43,3

0,81

Cu

5-30

19,2

0,51

36,5

0,97

32,0

0,61

14,8

0,28

24,6

0,58

16,2

0,38

Zn

27-150

132,4

0,90

357,7

2,45

163,4

1,00

251,6

1,55

140,1

1,24

288,9 2,55

As

1-1,7

26,7

1,71

27,5

1,76

25,8

1,50

30,8

1,78

27,2

2,21

37,6

3,03

Sr

-

173,8

0,96

129,2 0,71

147,3

0,74

87,2

0,44

155,0

0,80

88,4

0,46

Mn

200-300

222,6

0,34

222,8 0,34

274,7

0,29

226,5

0,24

216,6

0,25

178,1

0,21

Для лишайників обстежених скверів, встановлена така ж залежність, як і для листя дерев. Так, за даними, вказаними в роботі Ст. А. Чаплигіна (2014), в лишайниках, зібраних в місті, вміст Cr варіював в межах 5-10 мг/кг, тоді як лишайники скверів Дортмундського, Осіннього і 1-го Піонерського зльоту характеризуються концентрацією Cr в межах від 36,8 до 39,1 мг/кг. По іншим елементам перевищення середніх значень в листі дерев обстежених скверів не виявлено, отже, вони лежать в межах середньостатистичних значень і не накопичуються в надземній частині рослин.

Коефіцієнти біологічного поглинання дозволяють оцінити індивідуальну значимість хімічних елементів для деревних рослин та лишайників. Вони свідчать, що такі елементи, як кобальт і ванадій не востребуются деревними рослинами, лишайники також характеризуються відсутністю кобальту в талломе, а ванадій оцінюється як елемент дуже слабкого захвату. До елементів слабкого накопичення і середнього захвату можна віднести хром, мідь, марганець, стронцій. У той же час свинець, цинк і миш'як характеризуються як елементи сильного біологічного накопичення. грунт лишайник миш'як кобальт

Цікаво, що стосовно цинку в деревних рослинах, можливо, спрацьовує бар'єрний механізм, так як в Осінньому сквері, де вміст цинку склало 1,6 ГДК та у сквері Дортмундському (1,4 ГДК) коефіцієнт біологічного поглинання листям дерев виявився нижче 1, а лишайниками вище (КБП - 2,46), в той час як у відносно благополучному з цього хімічного елемента сквері 1-го Піонерського зльоту спостерігається сильне накопичення цинку, як листям дерев (КБП - 1,24), так і особливо, лишайниками (КБП виявився рівним 2,56). У більшості елементів, виявлених у листі, коефіцієнт біологічного поглинання менше одиниці, отже, забруднення листя дерев, які ростуть на території скверів, здійснюється з грунту. Такі елементи, як свинець і миш'як накопичуються, в основному, з атмосфери.

Накопичення хімічних елементів, таких, як нікель, цинк, миш'як, у поверхневому горизонті грунту свідчить про їх надходження з антропогенних джерел, з викидами автомобільного транспорту та за рахунок діяльності промислових підприємств.

По інтенсивності накопичення важкі метали і миш'як розташовуються наступним чином в порядку зростання:

- сквер Дортмундський: грунт Co>As>Ni>Cu>Pb>V>Cr>Zn>Sr>Mn, дерева Cr>Mn>Cu>Zn>Sr>Ni>As>Pb, лишайники V>Cr> Mn>Sr>Cu>Ni>As>Pb>Zn;

- сквер Осінній: грунт Co>As>Cu>Ni>Pb>Cr>V>Zn>Sr>Mn, дерева Cr>Mn>Cu>Sr>Ni>Zn>As>Pb, лишайники V>Mn>Cu>Cr>Sr>Ni>Zn>As>Pb;

- сквер 1-го Піонерського зльоту: грунт As>Co>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>V>Sr>Mn, дерева Mn>Cr >Cu>Sr>Ni>Zn>As>Pb, лишайники V>Mn>Cu>Cr>Sr>Ni>Zn>As> Pb.

Можна зробити висновок, що на всіх обстежених об'єктах ряди накопичення в листках дерев і талломах лишайників хімічних елементів, за винятком стронцію, миш'яку, цинку та міді, виглядають однаково. Це свідчить про те, що накопичення певних елементів відбувається практично в однакових обсягах. При цьому кобальт відсутня в лишайниках, хоча за даними О. Ю. Меденец (2010) в лишайниках р. Новочеркаська даний елемент виявлявся.

В досліджених зразках листових пластинок деревних рослин кобальт також відсутня, хоча в ґрунтах скверів міста Ростова-на-Дону в рамках цього дослідження він був виявлений, а в сквері Осінньому сквері і 1-го Піонерського зльоту навіть у концентраціях, що перевищують фонові (табл.1).

На думку О. Ю. Меденец (2010), вміст марганцю щодо інших елементів в лишайнику є певним маркером, що вказує на перебудову механізму накопичення важких металів під впливом комплексу абіотичних факторів. Вміст марганцю в талломах лишайників скверів міста Ростова-на-Дону коливається від 178,1 мг/кг до 226,5 мг/кг Вміст марганцю в лишайниках скверу Осіннього вище (226,5 мг/кг), ніж у двох інших. Це пояснюється близьким розташуванням автомобільної дороги і заводу "Ростсельмаш". При цьому в талломах лишайників скверу 1-го Піонерського зльоту спостерігається підвищений вміст свинцю, що обумовлено високим транспортним потоком в центрі міста.

Висновки

1. Досліджені зразки ґрунту всіх трьох скверів мають низький (допустимий) рівень забруднення (Zc коливається від 4,4 у сквері 1-го Піонерського зльоту до 8,5 в Осінньому сквері).

2. Встановлено, що Co і V практично не востребуются деревними рослинами скверів, талломе лишайників Co відсутня, V оцінюється як елемент дуже слабкого захвату. Cr, Cu, Mn і Sr можна віднести до елементів слабкого накопичення і середнього захвату. Pb, Zn і As характеризуються як елементи сильного біологічного накопичення.

3. Значне перевищення вмісту хімічних елементів у листках дерев, порівняно з верхньою межею їх середнього змісту, характерне для всіх трьох скверів по таким елементам, як Cr, Pb, Ni, As.

4. За інтенсивністю накопичення важкі метали і миш'як розташовуються наступним чином в порядку зростання: - сквер Дортмундський: грунт Co>As>Ni>Cu>Pb>V>Cr>Zn>Sr>Mn, дерева Cr>Mn>Cu>Zn>Sr>Ni>As>Pb, лишайники V>Cr> Mn>Sr>Cu>Ni>As>Pb>Zn; - сквер Осінній: грунт Co>As>Cu>Ni>Pb>Cr>V>Zn>Sr>Mn, дерева Cr>Mn>Cu>Sr>Ni>Zn>As>Pb, лишайники V>Mn>Cu>Cr>Sr>Ni>Zn>As>Pb; - сквер 1-го Піонерського зльоту: грунт As>Co>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>V>Sr>Mn, дерева Mn>Cr >Cu>Sr>Ni>Zn>As>Pb, лишайники V>Mn>Cu>Cr>Sr>Ni>Zn>As> Pb.

Бібліографічний список

1. Акимцев Ст. Ст., Болдирєва А. В., Голубєв С. Н. та ін. Вміст мікроелементів у ґрунтах Ростовської області // Мікроелементи і природна радіоактивність. Ростов н/Д: Вид-во Зростання. ун-ту, 1962. С. 37-42.

2. Безуглова О. С., Горбів С. Н., Приваленко Ст. Ст. Формування гумусового профілю та мікроелементного складу ґрунтів рекреаційних територій р. Ростов-на-Дону // Грунтознавство, 2000. № 9. С. 1142-1148.

3. Виноградов А. П. Середній вміст хімічних елементів у головних типах вивержених порід земної кори // Геохімія. 1962. № 7. С. 555-571.

4. ГОСТ 17.4.3.01-83 «Про охорону природи. Грунту. Загальні вимоги до відбору ґрунтів». - М: Изд-во стандартів, 2004.

5. Ковальський Ст. Ст. Геохімічна екологія. М.: Наука, 1974. 299 c.

6. Меденец О. Ю. Лихеноиндикация атмосферного забруднення міст Новочеркаська і Ростова-на-Дону. Автореф. дис. ... канд. біол. наук. Ростов-на-Дону, 2010. 24 с.

7. Перельман А. В., Касимов Н.С. Геохімія ландшафту. М.: МДУ, 1999. 610 с.

8. Саєти Ю. О., Ревич Б. А., Янін Е. Л. Геохімія навколишнього середовища. М.: Надра, 1990. 335 с.

9. Санпін 4266-87 «Методичні вказівки по оцінці ступеня небезпеки забруднення ґрунту хімічними речовинами». - М., 1987.

10. Чаплигін Ст. А. Накопичення і розподіл важких металів у трав'янистої рослинності техногенних ландшафтів Нижнього Дону: Дисс. ... канд. біол. наук. - Ростов н/Д, 2014. - 193 с.

11. Шаназарова А. С., Ахматова А. Т. Оцінка вмісту важких металів у рослинах хвостосховища п. Сумсар (Джалал-Абадської області) // Вісник КРСУ. 2015. Т. 15. № 1. С. 165-167.

12. Baker A. J. M. Accumulators and excluders strategies in the response of plants to heavy metals // J. Plant Nutr, 1981. V. 3. № 1/4. P. 643-654.

13. Eikmann Th., Kloke A. Nutzungs - und schutzgutbezogene Orientierungswerte fur (Schad) Stoff in Boden // UDLUFA-Повідомлення, 1991. H. 1. Р. 19-26.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті, виділіть слово та натисніть Shift + Enter
 
Предмети
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, хімія, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страхове дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Етика і естетика
Інше