CC BY
914. Гаджиева С.Р., Гусейнов Ф.Э., Чырагов Ф.М. // Журн. неорг. химии. 2006. Т. 51. № 7. С. 1226.
15. Gavazov K., Simonova J.H., Alexandrov A. Науч.тр.
хим. Пловдив.унив. 2002. 31. № 5, С.5-11.
16. Chakrabati A.K. // Proc.Nat.Acad.Sci. India A 2001. 71, № 2. С.95-104.
АККУМУЛЯЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ПИЛЕЗИИ МНОГОЦВЕТКОВОЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ И РАДИОНУКЛИДАМ
Омельченко Галина Валентиновна,
РостГМУ, к.б.н. старший преподаватель каф. химии.
Вардуни Татьяна Викторовна, НИИ биологии ЮФУ, д.п.н., профессор. Шерстнев Алексей Константинович, НИИ биологии ЮФУ, н.с. Красненко Евгения Олеговна, НИИ биологии ЮФУ, магистр.
THE ACCUMULATION ABILITY PILEZIIMULTIFLORA IN RELATION TO HEAVY METALS AND RADIONUCLIDES Omelchenko G.V., Rostov State Medical University,k.b.n. senior lecturer DEP. caf. chemistry.
Varduny T.V.,Research Institute for Biology,South Federal University, Head of Dept. of Ecological Innovations, Doctor, professor Sherstnev A.K., Research Institute for Biology, South Federal University, Senior Tutor, Researcher Krasnenko E.O., Research Institute for Biology, South Federal University master's degree
АННОТАЦИЯ
Произведен радионуклидный и химический анализ мха пилезии многоцветковой (Pylaisia polyantha) Осуществлена оценка аккумулятивной способности пилезии многоцветковой по отношению к радионуклидам и тяжелым металлам.
ABSTRACT
Produced radionuclide and chemical analysis of pilezii multiflora moss (Pylaisia polyantha) estimated the accumulative ability pilezii multiflora in relation to radionuclides and heavy metals.
Ключевые слова: мох, бриофлора, естественные и искусственные радионуклиды, тяжелые металлы, химический состав.
Key words: moss, moss, natural, and artificial radionuclides, heavy metals, chemical composition.
ВВЕДЕНИЕ
Урбанизированные экосистемы испытывают на себе негативные последствия антропогенной активности, включающие загрязнение окружающей среды токсическими веществами. Эффективность биомониторинга определяется возможностью прогнозирования и моделирования экологической опасности в урбанизированных экосистемах по данным биоиндикации и биотестирования, информативностью используемых показателей.
Растительные организмы традиционно используют в качестве тест-систем для биологической индикации качества окружающей среды, мониторинга мутагенов в окружающей среде [1,2,3,4,5].
Способность мохообразных к первичному перехватыванию и аккумулированию различных химических элементов в связи с возрастом и ростом, экологией видов и особенностями распространения изучены довольно хорошо [6,7]. Особый интерес представляет бриофлора урбанизированных территорий, являющаяся важным элементом городской растительности и часто использовавшаяся для индикаторов атмосферного загрязнения. С помощью бриоиндикации определялись наличие в атмосфере тяжелых металлов, токсических органических соединений. Многие исследователи отмечают удобство мхов в качестве объекта мониторинговых исследований, так как они
успешно произрастают в условиях сильного атмосферного загрязнения [7,9]. Ряд исследований посвящен оценке способности отдельных видов мхов накапливать тяжелые металлы (ТМ) [6,7] При этом, авторы указывают на различия в сорбции у различных видов мхов. По данным, относительная эффективность накопления 137Сз и 908г живыми мхами в десятки раз превосходит соответствующие показатели продуктов метаболизма (опавшая листва) и плодов древесных растений (белой акации и липы).
Основная цель исследования: оценить аккумуляционную способность пилезии многоцветковой по отношению к радионуклидам и тяжелым металлам.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: определить радионуклидный и химический состав исследуемых образцов мха; выявить максимальный суммарный коэффициент загрязнения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Были определены площадки мониторинга в различных зонах г. Ростова-на-Дону, характеризующихся экологической специфичностью и разной степенью антропологической нагрузки, а также с учетом расположения функциональных зон г. Ростова-на-Дону. Под функциональными зонами понимали селитебные; промышленные; парки, скверы, дачи. Расположение площадок в различных зонах г. Ростова-на-Дону (рис.1).
Рис.1. Карто-схема расположения площадок мониторинга
Автотранспортная зона: (пл. 9 - Змиевский проезд, пл. 10 - пр. Шолохова); Промышленная зона:(пл. 2-ТЭЦ; пл. 3 -ТЭЦ 2, ОАО ГПЗ - 10); Зоны, сочетающие промышленную и автотранспортную нагрузки(пл. 4 -ул.Портовая, пл. 5 ул. Сиверса; пл. 6 - пр.Буденовский, пер. Доломановский/ул. Текучева и Мечникова; пл. 7 - ул. Вавилова; пл. 8 - ул. Таганрогское шоссе); Парковая зона ( пл. Относительный контроль - Ботанический сад)
Автотранспортная зона - охватывает территории с автомобильным движением различной интенсивности, транспортными развязками;
Промышленная зона - территории ТЭЦ, ТЭЦ-2, заводов;
Зоны, сочетающие промышленную и автотранспортную нагрузки -территории, характеризующиесяналичием промышленных предприятий и автомагистралей с интенсивным потоком автотранспорта;
Парковая зона (точка относительного контроля) характеризующаяся отсутствием промышленных предприятий и интенсивного движения автотранспорта.
Фоновая зона (удаленная более чем на 100 км от урбанизированной экосистемы (г. Ростова-на-Дону), со сходными природно-климатическими условиями
Химический анализ проб мха проводили с помощью «Спектроскан ЫАКС-ОУ»,предназначенного для качественного и количественного рентгенофлуоресцентного анализа твердых, порошковых и жидких проб. Рассчитывали коэффициент концентрирования (Кк) для ряда элементов тяжелых металлов как:Кк= Кэ/Кф, где Кэ- содержание элемента тяжелого металла в пробе; Кф- содержание элемента в фоновых пробах.
Рассчитывали суммарный показатель загрязнения (2с) исследуемых площадок г. Ростова-на-Дону как: 7с=£Кс-(п-1); где Кс- коэффициент концентрирования ряда элементов тяжелых металлов, для которых этот коэффициент >1, п - число учитываемых элементов тяжелых
металлов, для которых Кс >1.
Для определения радионуклидного состава пробы высушивали в сушильном шкафу при температуре 105-110°С до постоянной массы в течение суток, затем пробу измельчали. Содержание радионуклидов в отобранных образцах определяли инструментальным гамма-спектрометрическим методом радионуклидного анализа с использованием низкофоновой специализированной установки РЭУС-11-15 на основе полупроводникового ОеНР детектора, счетных геометрии Дента 0.02 л и 0.04 л. и применением стандартных методик анализа. Рассчитывали коэффициент концентрирования Кк радионуклидов как: Кк= Кэ/Кф, где Кэ - удельная активность радионуклидов в пробе; Кф - удельная активность радионуклидов в фоновых пробах.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Валовое содержание тяжелых металлов в пробах пи-лезии многоцветковой исследуемых площадок г. Ростова-на-Дону сравнивали с валовым содержанием тяжелых металлов в «фоновых» мхах. В качестве фоновых значений приняли концентрации тяжелых металлов во мхах на территории, где содержание большинства из изученных металлов (исключение V и Си) во мхах было наименьшим. Степень аккумуляции элементов в пилезии многоцветковой определяли по коэффициенту концентрирования (Кк) рассчитанного для ряда элементов тяжелых металлов. Для каждой площадки рассчитан суммарный показатель загрязнения (2с).
-щ-
Относительная ошибка не превышала 7% для Р<0,05
Рис.2. Валовое содержание Аз, Си, N1, РЬ, V, 8г, Сг, Со в пробах пилезиимногоцветковой (Ру1а181аро1уапШа)ррш
(мг/кг).
н
I Щ
S 3" 5
-е-
t о ас
8
« 6 а
0
L А 5
а.
1 *
(и
Z о
о
К
1
1 - J.. 1 ■ 1 1
1 "МГТгТГТПГРТ^ГП
1 От. К
I Сг
4
Со
N
I Си
6
Zn
10
Sr
РЬ
Рис.3. Коэффициент концентрирования (Кк) тяжелых металлов в пробах пилезиимногоцветковой (РуЫ81ароНапШа)
1 От.К щ ^ммарй=.1Й коэ^оицент^загрязнения (у?е.)
Рис.4.Суммарный коэффициент загрязнения (7е) исследуемых площадок г.Ростова-на-Дону
Автотранспортная зона: (пл. 9 - Змиевский проезд, пл. 10 - пр. Шолохова); Промышленная зона: (пл. 2-ТЭЦ; пл. 3 -ТЭЦ 2, ОАО ГПЗ - 10); Зоны, сочетающие промышленную и автотранспортную нагрузки (пл. 4 -ул.Портовая, пл. 5 ул. Сиверса; пл. 6 - пр.Буденовский, пер. Доломановский/ул. Текучева и Мечникова; пл. 7 - ул. Вавилова; пл. 8 - ул. Таганрогское шоссе); Парковая зона ( пл. 1 относительный контроль - Ботанический сад)
Способность пилезии многоцветковой (Ру1а1в1а ро1уапШа) накапливать радионуклиды была оценена по-отношению к 4 радионуклидам: 137Сз, 226К.а, 232^ и 40К с учетом фона. Удельную активность радионуклидов в про-бахпилезии многоцветковой (Ру1а181аро1уапШа) исследуе-
мых площадок г. Ростова-на-Дону сравнивали с удельной активностью в «фоновых» мхах, в приземном воздухе и почве. Степень аккумуляции радиоинуклидов в пилезии многоцветковой (Ру1а1з1а ро1уапШа) определяли по коэффициенту концентрирования (Кк).
Рис.5. Удельная активность137С8, 226Ra, 232Th и 40К в пробах пилезии мнтогоцветковой (Pylaisia polyantha) исследуемых площадок г. Ростова-на-Дону.
1 От. К
10
ICs-137 ■ Ra-225 UTh-131
1К-Ф0
Рис.6 Коэффициент концентрирования (К ) 137Сз, 226К.а, 232^, 40К в пробах пилезии многоцветковой (Ро1а181аро1уаП:Ьа) Автотранспортная зона: (пл. 9 - Змиевский проезд, пл. 10 - пр. Шолохова); Промышленная зона: (пл. 2-ТЭЦ; пл. 3 -ТЭЦ 2, ОАО ГПЗ - 10); Зоны, сочетающие промышленную и автотранспортную нагрузки (пл. 4 -ул.Портовая, пл. 5 ул. Сиверса; пл. 6 - пр.Буденовский, пер. Доломановский/ул. Текучева и Мечникова; пл. 7 - ул. Вавилова; пл. 8 - ул. Таганрогское шоссе); Парковая зона ( пл. 1 относительный контроль - Ботанический сад)
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Определение валового содержания тяжелых металлов в пробах пилезии многоцветковой (Pylaisia polyantha), произрастающей на растениях тополя (Populus deltoides), позволило оценить ее аккумуляционную способность в природных условиях и экологическое состояние районов исследования, используя методы инструментального контроля. Превышение фонового уровня отмечено для цинка от 1,2 до 5,9 раз, для стронция от 1,2 до 2,7 раз, для свинца от 1,2 до 3,1раз. В остальных случаях превышение незначительны (V, Сг), либо зафиксированы значения ниже фоновых (Cu, Ni). В пробах из всех районов, кроме Советского (площадка 2) и Октябрьского (площадка 8), обнаружены следовые значения Co. Ряд Кк для тяжелых металлов, концентрация которых достоверно превышает фоновую, выглядит следующим образом: Ленинский район (Кк) V> Cr>Sr>Zn>Pb; Советский район (Кк) Co>Zn>Sr>Pb>Cr>V; Железнодорожный район (зафиксированы высокие показатели по Sr (Кк 2,7), Cr (Кк 2,2), V(Rx 2,0), Zn (Кк 1,5), (Кк) Sr>Cr>V>Zn; Октябрьский район (Кк) Zn>Pb>Cr>V>Co; Первомайский район (Кк) Zn>V>Pb>V>Sr>Cr. Таким образом, пилезиямногоцветковая (Pylaisiapolyantha) в наибольшем количестве накапливает следующие элементы группы тяжелых металлов: Zn (К от 1,2 до 5,9), Сг (К от 1,2 до 2,6), Pb (максимальный Кк - 3,1), Sr (максимальный
К - 2,7), N1 (максимальный К -1,07), Си (максимальный Кк -1,0). По величине Кк все аккумулируемые пилезией многоцветковой изученные элементы образуют ряд биологического поглащения (в соответствии с их способностью концентрироваться в пилезии многоцветковой) 7п>РЬ>8г>Сг>У>№>Си>Со. Максимальный суммарный коэффициент загрязнения наблюдался в промышленной зоне (районы ТЭЦ и ТЭЦ- 2 и ОАО ГПЗ-10).
Удельная активность радионуклидов в аэрозольной пыли приземного слоя воздуха Аап (Бк/кг) определена из объемной активности его в аэрозолях Аоа (Бк/м3) с учетом запыленности атмосферы (т, г/м3). Средняя удельная активность 137Сз, 224К.а, 232^, 40К и в пробах мха, почвах и аэрозольной пыли совпадают в пределах погрешности определения (20%).Кк для 137Сз в точках, где удельная активность 137Сз превышает фоновые значения, колеблется в пределах от 1,05 до 6,6. Максимальные значения Кк зафиксированы в Советском, Ленинском, Октябрьском и Первомайском районах.
Кк для 226К.а колеблется в пределах от 1,8 до 55. Максимальные значения К зафиксированы в Советском и Первомайском районах. К для 232^ колеблется в пределах от 1,06 до 25. Максимальные значения К зафиксированы в Советском и Ленинском районах К для 40К в пилезии многоцветковой колеблется в пределах от 1,2 до 7,8. Мак-
симальные значения Кк зафиксирован в Ленинском, Первомайском и Советском районах. Одной из причин превышения удельной активности 226К.а в образцах пилезии многоцветковой (Ру1а1з1а ро1уапШа) может быть близость ТЭЦ, работающие на угле. Как известно, среднемировая удельная активность 226К.а в летучей золе ТЭЦ, работающей на угле, составляет 240 Бк/кг (7). Основным фактором, оказывающим непосредственное влияние на удельную активность 137Сз в приземном слое воздуха, является удельная загрязнённость приземной атмосферы.
ВЫВОДЫ.
1. Оценка аккумуляционной способности пилезии многоцветковой по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам в условиях урбанизированной экосистемы показала, что по величине коэффициента концентрирования (Кк) все изученные тяжелые металлы образуют ряд: 7п>РЬ>8г>Сг^>№>Си>Со. Максимальное превышение фонового уровня регистрировано для 7п - 5,9 раз, РЬ - 3,1 раз, 8г -2,7 раз.
2. Содержание 137Сз, 226К.а, 232^ и 40К в пробах пи-лезии многоцветковой существенно превышало фоновые значения. Колебания Кк для 137Сз фиксировали в пределах от 1,05 до 6,6; для 226К.а - от 1,8 до 55; для 232^ - от 1,06 до 25; для40К - от 1,2 до 7,8.
3. Максимальный суммарный коэффициент загрязнения наблюдался в промышленной зоне (районы ТЭЦ и ТЭЦ 2 и ОАО ГПЗ-10).
Литература:
1. Вардуни Т.В. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Перестройки хромосом в клетках высших растений как показатель мониторинга мутагенов окружающей среды-1997.154с.
2.Шиманская Е. И., Бессонов О. А., Горлачев И. А., Омельченко Г. В., Чохели В.А., Вардуни Т. В. Методология оценки генотоксичности факторов окружающей среды с использованием растительных объектов //Валеология. 2010. №2. С.40-43.
3. Омельченко Г.В., Дрыгов Д. С., Вардуни Т. В., Ши-манская Е. И. Биотестирование техногенных зон городских территорий с использованием древесных растений // Сборник материалов международной научно-практической конференции. Экологические проблемы природных и антропогенных территорий. Чебоксары. 2010. С.24.
4.Шиманская Е. И., Вардуни Т. В., Прокофьев В. Н., Шерстнев А. К., Омельченко Г.В., Горлачев И. А. Биотестирование технических вод нефтегазовых месторождений с использованием цитогенетических показателей растений // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2011. №2. С.51-53.
5. Омельченко Г. В., Кхатаб З. С., Шерстнев А. К., Са-зыкина М. А., Вардуни Т. В., Шиманская Е. И. Оценка ге-нотоксичности окружающей среды г.Ростова-на-Дону с использованием растительных и бактериальных тест-систем. // Экология урбанизированных территорий 2011. г №3. С. 94-101.
6. Омельченко Г. В., Шиманская Е. И. , Бураева Е. А, .Шерстнев А. К, Чохели В. А. Вьюхина А. А., Вардуни Т. В, Середа В. А. Оценка генотоксичности окружающей среды урбанизированных территорий с использованием древес-но-моховых консорций (на примере г. Ростова-на-дону) // Экология и промышленность России. 2012. №11. С.51-55.
7.Омельченко Г.В. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Использование тополя дельтовидного и пилезии многоцветковой в биомониторинге урбосистем (на примере г.Ростова-на-До-ну).-2013.180с.
8.Методика радиометрического определения активности естественных и искусственных радионуклидов в объектах экосферы, продуктах и отходах производства. Утверждена Директором НИИ Физики РГУ Сахненко В.П. Директором Центра РЭТ Давыдовым М.Г. 15.09.1993 г. Согласована НПО «ВНИИФТРИ» 20.09.93 г.).
9.Adamo P. Trace element accumulation by moss and liehen exposed in bags in the city of Naples (Italy) //Environmental Pollution. 2003. Vol. 122. P. 91-103.
