ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В КОМПЛЕКСНЫХ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 574.4

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В КОМПЛЕКСНЫХ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

УЛИВАНОВА Галина Викторовна, канд. биол. наук, доцент кафедры зоотехнии и биологии, darinelle@mail.ru

ФЕДОСОВА Ольга Александровна, канд. биол. наук, доцент кафедры зоотехнии и биологии, fedosowa1986@mail.ru

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

Целью исследований являлся комплексный анализ состояния атмосферного воздуха с использованием древесной растительности. Исследование состояло из четырех этапов: химический анализ состояния атмосферного воздуха и оценка его сезонной динамики; изучение интенсивности потока автотранспорта и расчет пробеговых выбросов; изучение загрязнения снежного покрова; биоиндикация и лихеноиндикация. Результаты исследований химического состава атмосферного воздуха показали наличие превышения ПДК по таким показателям как диоксид азота (0,3939 мг/м3), аммиак (0,2518 мг/м3) и сероводород (0,0262 мг/м3). Сезонная динамика распространения аэрогенных поллютантов установила понижение NO, NO2, H2S, SO2 при переходе от зимнего к весенне-летнему сезону года. В случае NH3, CO и пыли наблюдалось значительное повышение концентрации в летний период (до 0,0816 мг/м3, 3,8140 мг/м3 и 0,0239 мг/м3 соответственно). Большинство из исследованных автодорог отличались средней интенсивностью транспортного потока (7-17 тыс. а./м. в сутки). Расчеты пробеговых выбросов показали значительное превышение над ПДКс.с. концентрации оксида углерода (23-72 ПДК), совокупности оксидов азота в пересчете на диоксид азота (12-51 ПДК), а также соединений свинца (1,63-6,8 ПДК). Анализ проб снежного покрова позволил обнаружить наличие превышения ПДК по ряду показателей: Co на 0,48-0,69 мг/л, Ni на 0,26-0,32 мг/л, Mn на 0,08-0,28 мг/л, Pb на 0,055 мг/л. При биоиндикации 363 деревьев, принадлежащих к 16 видам, всего 4 вида были охарактеризованы как здоровые (К < 1,5). Общий уровень ослабления составил 2,16 («ослабленный древостой»). Оценка флуктуирующей асимметрии показала высокую устойчивость Клена остролистого (Аcer Platanoides) к загрязнению среды (уровень асимметрии в транспортной зоне 0,039 против 0,076-0,077у Березы повислой (Betula pendula) и Тополя душистого (Populus suaveolens)). Результаты лихеноиндикации показали, что на большинстве исследованных площадок атмосферный воздух сильно загрязнен (класс загрязнения 1), концентрация S02 составляла 0,10-0,30 мг/м3.

Ключевые слова: атмосфера, химическое загрязнение, аэрогенные поллютанты, автотранспорт, снежный покров, древесная растительность, биоиндикация, лихеноиндикация.

Введение

Экологические проблемы третьего тысячелетия - одни из самых острых и злободневных. К сожалению, примечательной чертой нашего времени стало постоянное увеличение числа химических веществ во всех сферах человеческой деятельности.

С развитием промышленного производства все больше изменяются и условия существования человеческой цивилизации. Этот факт неоспорим. Однако последствием бурной хозяйственной деятельности человека является химическое загрязнение окружающей среды.

Из всех форм антропогенной нарушенности природной среды России одной из наиболее опасных в настоящее время остается загрязнение атмосферы вредными веществами, оказывающими

отрицательное воздействие на здоровье людей и биоту. Степень загрязнения воздуха зависит, как правило, от степени урбанизированности и промышленного развития территории, а также климатических условий, которые определяют потенциал загрязнения атмосферы [2, 5, 13].

В России 73% населения сосредоточено в городах [10]. В ряде стран эта доля еще выше. Развитие и рост городов, как правило, ведет к ухудшению в них условий жизни, ведь будучи местами концентрации разнообразной промышленности, строительства, энергетики, автомобильного парка, населения, города являются источниками антропогенных загрязнений воздуха, поверхностных вод и почвы [10, 13]. На основе публикуемых в последние годы данных о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу каждый седьмой-восьмой

© Уливанова Г. В., Федосова О. А., 2019 г.

российский город находится в тяжелой в экологическом отношении ситуации [2- 6, 13].

В г. Рязани, как и в любом индустриально развитом городе, комплекс экологических проблем достаточно обширен. Так, по данным Государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения по Рязанской области в 2017 году», доля проб атмосферного воздуха с превышением предельно допустимых концентраций составила 0,5%; удельный вес нестандартных проб воды из р. Ока - поверхностного источника водоснабжения, по санитар-но-химическим показателям составил 12,5%, по микробиологическим - 13,3%; доля проб почвы, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-гигиеническим показателям, составила 2,6%, по микробиологическим - 7,5% [4].

По данным администрации г. Рязани основную долю загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников, по-прежнему составляют: летучие и нелетучие органические соединения (48,9%), сернистый ангидрид (24,5%), окислы азота (диоксид азота) (14,5%), оксид углерода (9,5%) [4].

Интенсивное загрязнение окружающей среды, в первую очередь атмосферы, является одной из причин ухудшающегося здоровья населения. Статистические данные свидетельствуют о повышении частоты заболеваний органов дыхания, врожденных пороков, увеличении распространения онкологических заболеваний, выявлении функциональных изменений нервной и сердечно-сосудистой систем [2, 3, 5].

Таким образом, в связи со все возрастающей остротой экологических проблем и необходимостью принятия решительных и обоснованных мер по улучшению экологической ситуации необходимо проводить комплексные мониторинговые исследования состояния агроэкосистем. Поэтому целью исследований являлся комплексный анализ состояния атмосферного воздуха с использованием древесной растительности в городе Рязани.

Объекты и методы

Экспериментальные исследования проводились в различных функциональных зонах города: транспортной, селитебной, общественно-деловой и рекреационной, в период с 2017 по 2018 годы; по комплексу методик: физический и химический анализ, биоиндикации и биотестирования [1, 6, 7, 11, 12, 13, 14].

Первый этап заключался в определении загрязнителей атмосферного воздуха г. Рязани с использованием газоанализатора «СВ-320-А2», газоанализатора «К-100» и комбинированного автоматического пылемера модели «0МПН-10,0». Исследования проводились по округам (Советский, Железнодорожный, Московский и Октябрьский) и с учетом сезонов года.

Второй этап включал: 1) оценку интенсивности транспортного потока согласно Г0СТ17.2.2.03-

87 (подсчет проводился три раза в сутки: утром (7-8 ч.), днем (13-14 ч.) и вечером (17-18 ч.)); 2) расчет выбросов движущегося автотранспорта в соответствии с методическими указаниями проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом) [7, 8].

Третий этап заключался в исследовании проб снежного покрова в виде талой воды. Забор проб осуществлялся один раз в месяц с января по март. Для проведения исследований использовался Спектрометр атомно-абсорбционный «КВАНТ-АФА».

Четвертый этап включал: 1) оценку состояния древостоя с использованием простейшей шкалы (16 видов деревьев) и изучение флуктуирующей асимметрии древесной растительности (исследуемые виды Береза повислая (Betula pendula), Клен остролистый (Acer Platanoides) и Тополь душистый (Populus suaveolens)) с использованием стандартных методик [1, 12, 14]; 2) оценку загрязненности атмосферного воздуха методом лихеноиндикации: определение средней степени покрытия лишайников, биотического индекса и индекса полеотолерантности (исследуемые деревья - представители вида Береза повислая (Betula pendula) и Тополь черный (Populus nigra)) [1, 14].

Исследование химического состава атмосферного воздуха

Рязань занимает б4-е место в экорейтинге российских городов. На территории города находится более 9500 предприятий, учреждений, организаций, в том числе 148 крупных и средних промышленных предприятий. По данным, предоставляемым предприятиями города в виде формы статистической отчетности (2-ТП-воздух), установлено, что выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников за 2016 год составили 27,201 тыс. т, а в 2017 году около 35 тыс. т [2, 4].

Результаты исследований химического состава атмосферного воздуха в г. Рязани показали наличие превышения ПДК по таким показателям как аммиак (0,2518 мг/м3), диоксид азота (0,3939 мг/м3) и сероводород (0,0262 мг/м3) (табл. 1).

Согласно данным ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области» в 2017 году всего по г. Рязани было исследовано 6476 проб атмосферного воздуха, из них с превышением предельно допустимых концентраций - 30 проб или 0,5%. Приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха являются: азота диоксид, гидро-кисибензол, формальдегид, взвешенные вещества, углерода оксид, аммиак.

Анализ исследования атмосферного воздуха в г. Рязани показал, что концентрация NO в Советском округе составляла 0,0015 мг/м3, Железнодорожном - 0,0870 мг/м3, Московском - 0,0006мг/м3 и Октябрьском - 0,0163 мг/м3.

Исследования NO2 позволили установить, что наибольшее содержание данного показателя отмечаются в Октябрьском (0,0750 мг/м3) и Совет-

ском округах (0,0776 мг/м3), а в Железнодорожном и Московском округе их содержание составило 0,0163 мг/м3 и 0,013 мг/м3 соответственно.

Содержание NH3 в атмосферном воздухе в Советском, Железнодорожном и Октябрьском округах было равно 0,0250 мг/м3, 0,0473 мг/м3 и 0,2816 мг/м3 соответственно

Таблица 1 - Результаты исследования содержания загрязнителей в атмосферном воздухе города Рязани в 2017 году

Загрязнители Концентрация загрязнителей в атмосферном воздухе, мг/м3 ПДК, мг/м3

N0 0,0144 0,4000

N02 0,3939 0,2000

NHз 0,2518 0,2000

Н2Э 0,0262 0,0080

0,0066 0,5000

СО 0,3039 5,0000

Пыль 0,0402 0,5000

Результаты исследований Н^ в атмосферном воздухе г. Рязани позволили установить, что в Октябрьском округе концентрация данного показателя составляла 0,0062 мг/м3, в Железнодорожном - 0,0016 мг/м3, в Московском - 0,0011 мг/м3, в Советском не был выявлен.

Содержание SO2 в атмосферном воздухе в Железнодорожном округе соответствовало 0,0471 мг/м3, в Советском 0,0004 мг/м3, в Московском 0,0008 мг/м3 и в Октябрьском 0,027 мг/м3.

Концентрация СО в атмосферном воздухе составляла в Советском, Московском и Октябрьском округах 0,3541 мг/м3, 0,2540 мг/м3 и 0,5213 мг/м3 соответственно. При этом в Железнодорожном округе наблюдалось наибольшее содержание СО - 2,9669 мг/м3.

Анализ результатов исследования атмосферного воздуха в г. Рязани показал, что содержание пыли в Октябрьском округе составляло 0,0567 мг/м3, Железнодорожном - 0,0295 мг/м3, Московском - 0,0063 мг/м3 и в Советском - 0,0152 мг/м3.

Сезонная динамика распространения аэрогенных поллютантов показала понижение N0, N02, Н^, S02 и пыли при переходе от зимнего к весенне-летнему сезону года (табл. 2). В случае NH3, СО и пыли наблюдалось значительное повышение концентрации в летний период. В осенний период установлено превышение ПДК по Н

Таблица 2 - Результаты исследования содержания загрязнителей в атмосферном воздухе города Рязани по сезонам года

Загрязнители Концентрация загрязнителей, мг/м3 ПДК, мг/м3

зима весна лето осень

N0 0,0775 0,0011 0,0015 0,0052 0,4000

N0з 0,0180 0,0139 0,0167 0,0195 0,2000

NHз 0,0030 0,0123 0,0816 0,0069 0,2000

Н^ 0,0041 0,0002 0,0003 0,0159 0,0080

0,0029 0,0010 0,0013 0,0026 0,5000

С0 0,6605 0,4101 3,8140 0,3486 5,0000

Пыль 0,0199 0,0169 0,0239 0,0236 0,5000

В ходе исследований было выявлено, что наиболее загрязненными районами являются Железнодорожный и Октябрьский округа, а наиболее распространенными пол-лютантами, загрязняющими атмосферный воздух в данных округах, являются SО2, NH3, СО.

Основными загрязнителями воздушного бассейна Рязанской области являются АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», предприятия топливно-энергетического комплекса: ОАО «Рязанская ГРЭС», ГРЭС-24, Ново-РязанскаяТЭЦ, филиал ОАО «ТГК-4» Рязанская региональная генерация», предприятия по производству строительных материалов ООО «Серебрянский цементный завод», ООО «Михайловский цементный завод», предприятия Корпорации «Технониколь» [4].

Оценка интенсивности транспортного потока и расчет выбросов движущегося автотранспорта

Основным источником аэрогенных загрязнений в современном городе, несомненно, является автомобильный транспорт, доля которого в общей структуре загрязнений городской среды неуклонно возрастает [2, 5, 6 13].

По результатам проведенного мониторинга интенсивности транспортного потока на дорогах и автомагистралях города Рязани установлено, что большинство из исследованных улиц города отличались средней интенсивностью транспортного потока (по ГОСТ 17.2.2.03-87). Суммарная загруженность улиц автотранспортом составляла 7-17 тыс. единиц автотранспорта в сутки. Особо необ-

ходимо отметить основные транспортные автомагистрали города - Северную и Южную окружные дороги, Московское шоссе - интенсивность транспортного потока на которых характеризуется как высокая (18- 27 тыс. единиц автотранспорта).

Сравнительный анализ временной динамики показывает постепенное увеличение интенсивности транспортного потока в среднем на 25%, при одновременном увеличении доли легкового автотранспорта в структуре потока на 28,6 %. Все это приводит к увеличению уровня выбросов.

окружающей среды и человека, поскольку свинец и его соединения относятся к первому классу опасности.

свинец и его соединения

диоксид азота

угарный газ

- уд. Крупской

■ ул. Великанова

■ ул. Новаторов

Рис. 1 - Структура транспортного потока

Так, проведенные расчеты показали, что общее количество выбрасываемой окиси углерода, являющейся основным показателем загрязнения атмосферного воздуха выхлопами автотранспорта на дорогах, проходящих через микрорайон Южный Железнодорожного округа, увеличилось с 23,1 до 38,5 мг/м3 или на 82,4%. Не лучше ситуация и в других районах города.

Последние исследования, проведенные в Московском округе города Рязани в 2017 году (улицы Крупской, Новаторов, Великанова, Народный бульвар) позволили рассчитать пробеговые выбросы загрязняющих веществ автомобилями по стандартной методике [22]. Расчеты показали значительное превышение концентрации таких загрязняющих веществ как оксид углерода (СО), совокупность оксидов азота (N0^ в пересчете на диоксид азота (N0^, а также соединений свинца (рис. 2).

Наибольшим превышением над ПДКс.с. характеризовалась концентрация оксида углерода (расчетные концентрации составили 23-72 ПДК).

Достаточно большое превышение (12-51 ПДК) было получено и по совокупности оксидов азота, обычно пересчитываемой на диоксид азота, который является самым опасным загрязнителем в данной группе. Расчетное превышение концентрации соединений свинца над ПДКс.с. составило 1,63-6,8 раз, что также достаточно опасно для

Рис. 2 - Уровень превышения расчетных показателей загрязнения над ПДКс.с.

При сравнении расчетных концентраций с другим нормативом - ПДКм.р. - превышения обнаружены всего по двум показателям: оксиду углерода и совокупности оксидов азота (соответственно на 7,6-24,1 и 1,1-2,4 ПДК). Причем превышения концентрации совокупности оксидов азота отмечены не во всех случаях.

Исследование загрязнения снежного покрова

Эффективным накопителем аэрогенных пол-лютантов, особенно аэрозолей, является снежный покров. При весеннем снеготаянии накопленные за зиму загрязнения поступают в окружающую среду, становясь источником ее вторичного загрязнения. Необходимо отметить также, что при образовании и выпадении снега в результате процессов сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе [13]. Поэтому анализ качества снежного покрова является весьма актуальным экологическим исследованием, позволяющим оценить пространственное распределение загрязняющих веществ по территории и получить достоверную картину зон влияния стационарных источников и других объектов на состояние окружающей среды.

Исследования загрязнений снежного покрова включали изучение содержание тяжелых металлов (Си, РЬ, Са, Zn, N Мп, Со, Сг) в талой воде.

Анализ проб снежного покрова (верхнего и нижнего слоев) в январе 2017 г. в парке Братства по оружию (рекреационная зона) показал, что содержание Мп в нижнем слое выше ПДК на 0,28 мг/л, а № на 0,08 мг/л. Это, по-видимому, связано с непосредственной близостью промышленной зоны - ОАО завод «Красное знамя», работающий в сфере механообработки, в частности, обработки нержавеющих сталей.

Исследования талой воды на ул. Кудрявцева (селитебная зона) позволили установить, что РЬ, Cd, Сг - не выявлены в верхнем и нижнем слоях, а концентрация Со как в верхнем (0,28 мг/л), так и

в нижнем (0,23 мг/л) слое превышает ПДК. показал, что все исследуемые металлы соответ-

Забор проб снежного покрова в парке Братства ствуют ПДК, за исключением Мп (табл. 3). по оружию и на ул. Кудрявцева в феврале 2017 г.

Таблица 3 - Содержание тяжелых металлов в пробах снежного покрова в феврале 2017 г.

Тяжелые металлы Парк Братства по оружию ул.Кудрявцева ПДК, мг/л

Верхний слой Нижний слой Верхний слой Нижний слой

Cu, мг/л 0,006 0,011 0,010 0,0013 1,0

Pb, мг/л - - - - 0,03

Cd, мг/л - 0,002 - - 0,001

Zn, мг/л 0,012 0,012 0,013 0,009 1,0

Mn, мг/л 0,12 0,0031 0,0046 0,14 0,1

Ni, мг/л 0,0056 0,0072 0,005 0,005 0,1

^,мг/л - - - - 0,1

Cr, мг/л - - - - 0,5

Результаты исследований в марте показали, что содержание РЬ в парке Братства по оружию составляло в верхнем слое 0,055 мг/л, в нижнем слое - 0,063 мг/л, что выше предельно допустимых концентраций.

На ул. Кудрявцева концентрация Со в верхнем слое превысила ПДК на 0,48 мг/л, а в нижнем слое на 0,69 мг/л. Содержание № в нижнем слое составило 0,36 мг/л. Концентрация РЬ в верхнем и нижнем слоях была одинаковой и превышала значение ПДК на 0,055 мг/л. Такие тяжелые металлы как Cd и Сг нами не были выявлены.

При изучении места складирования городского снега анализ показал, что пробы снежного покрова содержат следующую среднюю концентрацию тяжелых металлов: Си - 0,0085 мг/л, Со -0,013 мг/л, РЬ - 0,083 мг/л, гп - 1,4 мг/л, № -0,42 мг/л, Мп - 0,12 мг/л; Cd и Сг - не обнаружены. При этом необходимо отметить, что по данным ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области» за 2017 год не было выявлено ни одной пробы атмосферного воздуха, не отвечающей гигиеническим нормативам по тяжелым металлам.

Результаты биоиндикации и лихеноиндикации

Неблагоприятные особенности городской среды, а особенно загрязнение атмосферы, заметно изменяют состояние растительности и отражаются как на отдельных морфо-физиологических показателях, так и на общем состоянии растения, его долголетии и адаптированности [3, 11]. Доказано, что атмосферный воздух является основным источником поступления поллютантов во внутреннюю среду живого организма, вызывая при этом быстрые и значительные изменения в его развитии.

Так, при накоплении токсикантов у древесных пород падает количество нуклеиновых кислот в листьях, нарушается обмен азотистых соединений, снижается интенсивность транспирации и фотосинтеза, проявляются различные отклонения от билатеральной симметрии, а также общая ос-лабленность организма, выражающаяся в изре-живании кроны, укорочении побегов, уменьшении

линейных размеров поверхности листовой пластинки и т.д. [1, 11].

Исследования влияния загрязнения атмосферного воздуха на естественные и культурные городские фитоценозы проводилось по комплексу методик. В качестве объектов исследования выступала древесно-кустарниковая растительность, а также различные виды лишайников, произрастающих в условиях урбоэкосистем.

Проведенные исследования по анализу степени проявления флуктуирующей асимметрии древесных пород показали различную степень чувствительности видов к величине антропогенного давления среды. В качестве объектов исследования были выбраны такие широко распространенные в городских экосистемах виды как Береза повислая (Betula pendula), Клен остролистый (Acer Platanoides) и Тополь душистый (Populus suaveolens).

Сравнительный анализ степени устойчивости этих видов показал, что при незначительной степени загрязнения в рекреационных зонах города интегральный показатель асимметрии листовой пластины исследуемых видов варьирует в незначительных пределах (0,042-0,044), что подтверждает тот факт, что при незначительном антропогенном вмешательстве в среду («относительно чисто» - 2 балла по стандартной шкале) зеленые насаждения сохраняют свои адаптационные свойства.

С увеличением степени антропогенного давления среды появляются различия в уровне адаптации исследуемых видов древесной растительности. Так в селитебной зоне, характеризующейся несколько более высоким уровнем антропогенного загрязнения, асимметрия листовой пластинки Березы повислой (Betula pendula) указывает на существенные отклонения в развитии (4 балла по стандартной шкале), в то время как у Клена остролистого (Acer Platanoides) - лишь на среднее отклонение (3 балла).

В транспортной зоне эти различия стали еще более отчетливыми: так, если для Березы повислой (Betula pendula) и Тополя душистого (Populus

suaveolens) экологическое состояние зоны является критическим и воздействия факторов сильно влияют на рост и развитие деревьев (уровень асимметрии составил 0,076 и 0,077 соответственно), то для Клена остролистого (Асег Platanoides) эта же среда обитания оказалась более приемлема (рис. 3).

Рис. 3 - Различия флуктуирующей асимметрии видов деревьев в транспортной зоне

Таким образом, виды Береза повислая (Betula pendula) и Тополь душистый (Populus suaveolens) в

данных экологических условиях среды проявляют меньшее сопротивление к такому виду антропогенного вмешательства. Для них функциональная зона города, находящаяся под постоянным прессом химических и физических факторов воздействия автотранспорта, является средой обитания с критическими для их существования экологическими показателями.

Массированное антропогенное воздействие ведет к общему ослаблению состояния древесных насаждений города и снижению их адаптации к окружающим условиям (табл. 4).

В различных функциональных зонах города было исследовано 363 дерева, принадлежащих к 16 видам. Из них всего 4 вида характеризовались как здоровые (К < 1,5). Данные исследования подтверждают гипотезу о том, что деревья рода Клен отличаются несколько большей устойчивостью к антропогенному воздействию на среду обитания. Так, уровень состояния деревьев вида Клен ясе-нелистный (Acer negundo) характеризуется как «здоровый» (К = 1,40), а вида Клен остролистый (Acer Platanoides), хоть и характеризуется как «ослабленный», но уровень ослабления сравнительно невысок относительно других видов (К =1,99).

Таблица 4 - Характеристика состояния отдельных видов древесной растительности

№ п/п Вид Степень ослабления, К Частота встречаемости, n

1 Липа сердцевидная (Tília co^ta) 2,09 107

2 Береза повислая (Betula pendula) 2,24 105

3 Яблоня домашняя (Malus domestica) 2,81 26

4 Сосна обыкновенная (Pinus sy^stris) 2,38 23

5 Тополь черный (Р. deltoides х Р. Nigra) 2,38 21

6 Клен остролистый (Acer Platanoides) 1,99 11

7 Ель обыкновенная (Picea abies) 1,00 10

8 Дуб обыкновенный (Quеrcus robur) 2,11 9

9 Вяз малый (Ulmus minor) 2,00 8

10 Клен ясенелистный (Acer negundo) 1,40 8

11 Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia) 2,38 8

12 Каштан посевной (Castanea sativa) 1,13 7

13 Осина обыкновенная (Populus tremula) 2,42 7

14 Ясень обыкновенный (Fraxinus excеlsior) 2,00 5

15 Клен белый (Acer pseudoplatanus) 2,00 5

16 Ива белая (Salix alba) 1,33 3

Средняя степень ослабления 2,16 363

Необходимо отметить и тот факт, что наименьшей устойчивостью к неблагоприятным факторам воздействия отличались культурные растения. Так, оценка состояния насаждений Яблони разных сортов показала максимальный уровень ослабления по сравнению с другими видами исследуемых деревьев - 2,81. Это не противоречит исследованиям других ученых, доказавших меньшую адаптированность культурных растений по сравнению с естественными биоценозами.

Опасность аэрогенных загрязнений состоит и в том, что с воздушными потоками они могут переноситься на значительные расстояния от источника загрязнения, загрязняя другие экосистемы, например, городские рекреационные зоны.

Исследования, проведенные в Лесопарковой зоне, расположенной вблизи Муромского шоссе Советского округа города Рязани, позволили установить наличие химических ожогов, некрозов и хлорозов на листьях деревьев лесопарка, хотя само Муромское шоссе отличается сравнительно невысокой интенсивностью автотранспорта (в среднем 238 автомобилей в час). Аналогичные результаты получены и при исследовании деревьев сквера Дворца Молодежи, что располагается вдоль улицы Гагарина в Железнодорожном округе города Рязани.

Одним из основных объектов глобального биологического мониторинга являются лишайники, так как они распространены по всей планете и

Заключение

Комплексный анализ состояния атмосферного воздуха в городе Рязани выявил наличие превышения ПДК по таким показателям как аммиак (0,2518 мг/м3), диоксид азота (0,3939 мг/м3) и сероводород (0,0262 мг/м3). При переходе от зимнего к весенне-летнему сезону года наблюдалось по-

обладают повышенной чувствительностью к аэрогенному загрязнению [9].

В ходе исследований на семи экспериментальных площадках города Рязани были обнаружены шесть видов лишайников: Ксантория настенная (Xanthoria parietina), Пармелиопсис сомнительный (Parmeliopsis ambigua), Леканора разнообразная (Lecanora allophana), Леканора (Lecanora conizaeoides), Фисция аиполия (Physcia aipolia); Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata). Анализ таксономической принадлежности обнаруженных видов показал, что все лишайники относятся к одному классу Леканоромицеты (Lecanoromycetes), к трем порядкам: Телосхитовые (Teloschistales), Ка-лициевые (Caliciales), Леканоровые (Lecanorales).

Результаты лихеноиндикации показывают, что на четырёх исследованных площадках атмосферный воздух сильно загрязненный (класс загрязнения 1), концентрация S02 составляла 0,10-0,30 мг/м3 (табл. 5). Степень проективного покрытия деревьев лишайниками в этих биотопах не превышала 15,7%, что характеризует данные территории как «лишайниковые пустыни», а биотический индекс колебался в пределах 1,5-1,9. Все это свидетельствует о крайне неблагоприятной ситуации в этих зонах.

Относительно чистым оказался лишь один из исследуемых биотопов - Центральный парк культуры и отдыха (класс загрязнения 4), который является одной из крупнейших зеленых зон города.

нижение концентрации большинства исследованных веществ. Тем не менее, необходимо отметить значительное повышение концентрации NH3, СО и пыли в летний период (до 0,0816 мг/м3, 3,8140 мг/м3 и 0,0239 мг/м3 соответственно). Наиболее загрязненными районами оказались Железнодорожный и Октябрьский округа, а наиболее

Таблица 5 - Результаты лихеноиндикации

Место исследования Средняя степень покрытия, % Биотический индекс Индекс полеотоле-рантности Концентрация S02, мг/ м32 Класс загрязнения Уровень загрязнения

ул. Первомайский проспект (транспортная зона) 15,7 1,9 10,88 0,10-0,30 1 очень сильно загрязненный

ул. Гагарина (общественно-деловая зона) 18,0 2,0 11,07 0,10-0,30 2 сильно загрязненный

ЦПКиО (рекреационная зона) 50,8 5,0 6,3 0,03-0,08 4 относительно чистый

ул. Нахимова (рекреационная зона) 30,5 4,0 7,84 0,08-0,10 3 умеренно загрязненный

ул. Черновицкая (транспортная зона) 9,0 1,5 10,38 0,10-0,30 1 очень сильно загрязненный

ул. Мусоргского (селитебная зона) 5,7 1,5 10,18 0,10-0,30 1 очень сильно загрязненный

ул. Вокзальная (транспортная зона) 11,7 1,9 10,01 0,10-0,30 1 очень сильно загрязненный

распространенными аэрогенными поллютантами - S02, NH3, CO.

По результатам проведенного мониторинга интенсивности транспортного потока на дорогах и автомагистралях города Рязани установлено, что большинство из исследованных улиц города отличались средней интенсивностью транспортного потока (7-17 тыс. а./м. в сутки), особо стоит выделить Северную и Южную окружную дороги, Московское шоссе с высокой интенсивностью автотранспорта (18-27 тыс.) В структуре потока преобладают легковые автомобили (73,41%). Расчеты пробеговых выбросов показали значительное превышение над ПдКс.с. концентрации оксида углерода (23-72 ПДК), совокупности оксидов азота в пересчете на диоксид азота (12-51 ПДК), а также соединений свинца (1,63-6,8 ПДК). При сравнении расчетных концентраций с другим нормативом -ПДКм.р. - превышения обнаружены всего по двум показателям: оксиду углерода и совокупности оксидов азота (соответственно на 7,6-24,1 и 1,1-2,4 ПДК).

Анализ проб снежного покрова позволил обнаружить наличие превышения ПДК по ряду показателей: Co на 0,48-0,69 мг/л., Ni на 0,26-0,32 мг/л, Mn на 0,08-0,28 мг/л, Pb на 0,055 мг/л. Таким образом, распределение концентраций тяжелых металлов в снежном покрове значительно варьирует в зависимости от выбранного места отбора и от периода времени.

Проведенные исследования по анализу степени проявления флуктуирующей асимметрии древесных пород показали различную степень чувствительности видов к величине антропогенного давления среды. Так, оценка флуктуирующей асимметрии показала высокую устойчивость Клена остролистого к загрязнению среды (уровень асимметрии в транспортной зоне 0,039 против 0,0760,077 у Березы повислой и Тополя душистого).

При биоиндикации 363 деревьев, принадлежащих к 16 видам, всего 4 вида были охарактеризованы как здоровые (К < 1,5). Общий уровень ослабления составил 2,16 («ослабленный древостой»). В этих исследованиях была подтверждена гипотеза о том, что деревья рода Клен отличаются несколько большей устойчивостью к антропогенному воздействию на среду обитания. Так, уровень состояния деревьев вида Клен ясенелистный (Acer negundo) характеризуется как «здоровый» (К = 1,40), а вида Клен остролистый (Acer Platanoides), хоть и характеризуется как «ослабленный», но уровень ослабления сравнительно невысок, относительно других видов (К =1,99). Наименьшей устойчивостью к неблагоприятным факторам воздействия отличались культурные растения: оценка состояния насаждений Яблони домашней (Malus domestica) показала максимальный уровень ослабления - 2,81.

Результаты лихеноиндикации показали, что на большинстве исследованных площадок атмосферный воздух сильно загрязнен (класс загрязнения 1), концентрация S02, составляла 0,100,30 мг/м3. Степень проективного покрытия

деревьев лишайниками в этих биотопах не превышала 5,7-15%, что характеризуется как «лишайниковая пустыня», а биотический индекс колебался в пределах 1,5-1,9.

Проведенные исследования позволили сделать вывод о достаточно неблагополучной ситуации в городе Рязани и о значительном влиянии аэрогенных загрязнений на городские экосистемы.

Список литературы

1. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование [Текст] / О. П. Мелехова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева и др. -М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 288 с.

2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации» [Электронный ресурс] / Министерство природных ресурсов и экологии России - Электрон. дан. - М.: Мин. природ. рес. и экологии - Режим доступа: http://www.mnr.gov.ru /regulatory/list.php?pa |1=1101,свободный. - Загл. с экрана.

3. Захаров, Л. М. Алгоритм управления мониторингом загрязняющих веществ в системе атмосферный воздух - почва - вода - продукция растениеводства - продукция животноводства [Текст] / Л. М. Захаров // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета. - 2017, -№ 3 (35). - С. 19-23.

4. Информация о состоянии окружающей среды в городе Рязани [Электронный ресурс] / Администрация города Рязани. - Режим доступа: http://admrzn.ru/gorodskaya-sreda/upravlenie-blagoustrojstva /inform atsiya-o-sostoyanii-okruzhayushej-sredy-v-gorode-ryazani, свободный.

- Загл. с экрана.

5. Каплина. С. П. Комплексная оценка экологического состояния г. Дубны Московской области [Текст] / С.П. Каплина, И.З. Каманина // Экология урбанизированных территорий - М.: Камертон, 2017, - № 2. - С. 30-35.

6. МГСН 1.02-02 Нормы и правила проектирования комплексного благоустройства на территории города Москвы с изменениями от 19 августа 2003 г., 11 июля 2006 г. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://lightonline.ru/ documents/lightnorms/ MGSN_1_02_02.html, свободный. - Загл. с экрана.

7. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом) [Текст] - М.: МАДИ, 1998. - 51 с.

8. Методические указания по расчету выбросов вредных веществ автомобильным транспортом. [Электронный ресурс] - М.: Гидрометиздат (Моск. отд.), 1985. - 30 с. - Режим доступа: https://znaytovar. ru/gost/ 2/Meto dich eskie _ukazaniyaMetodic5.html, свободный. - Загл. с экрана.

9. Михайлова, И.Н. Состояние сообществ эпи-фитных лишайников в условиях антропогенных нагрузок: влияние методов учета обилия на информативность показателей [Текст] / И. Н. Михайлова, В. С. Микрюков, И. В. Фролов // Экология.

- 2015, - № 6. - С. 427-433.

10. Российская архитектурно-строительная энциклопедия. Т. IV. [Текст] - М.: Альфа, 1996. - 336 с.

11. Савинов, А. Б Фенотипическая индикация „0 v D . „

_ .. , д _ 13. Хомич, В. А. Экология городской среды

растении в условиях техногенеза [Текст] / А. Б. Са- гт. ' , Д ' TV ,7UHUIU" «л нГ>Г

к „о - не i_i и [Текст] / В. А. Хомич. - Омск: Изд-во СибАДИ, винов // Экологический мониторинг. Ч.5. - Н. Нов- 2ПП2 - 267 с

город: Издательство ННГУ, 2003. - С. 300-323. 200Г, 026' с. _ Л

чо ж л 1/1 п 14. Экологический мониторинг: учебно-методи-

12. Федорова, А. И. Практикум по экологии и ^ .

^ . г-,- 1 , » .л ж ческое пособие [Текст] / под ред.Т. Я. Ашихминои.

охран енонруЖ£3(оЩаи ср®дь1В[Текс;т] /2аА0И. Ф2е^° ро- М.: «Акадсмиче с^кий п^о ект»,2д06. - С. 48-1685. ва, А. Н. Никольская, - М.: Владос, 2003. - 288 с. м к

USE OF WOOD VEGETATION IN COMPLEX AGRO-ECOLOGICAL RESEARCHES OF AIR POLLUTION

Ulivanova Galina V., cand. biol. sci., Associate Professor of the Department of Zootechny and Biology, Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostycheva, darinelle@mail.ru

Fedosova Olga A., cand. biol. sci., Associate Professor of the Department of Zootechny and Biology, Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostycheva, fedosowa1986@mail.ru

The purpose of the research was a comprehensive analysis of the state of atmospheric air using woody vegetation. The study consisted of four stages: chemical analysis of the state of atmospheric air and assessment of its seasonal dynamics; study of the intensity of the flow of vehicles and the calculation of mileage emissions; snow pollution study; bioindication and lichenoindication. The results of studies of the chemical composition of atmospheric air showed an excess of MPC for such indicators as ammonia (0,2518 mg/m3), nitrogen dioxide (0,3939 mg/m3) and hydrogen sulfide (0,0262 mg/m3). The seasonal dynamics of the spread of aerogenic pollutants established a decrease in NO, NO2, H2S, SO2 during the transition from the winter to the springsummer season. In the case of NH3, CO and dust, a significant increase in concentration was observed during the summer period (up to 0,0816 mg/m3, 3,8140 mg/m3 and 0,0239 mg/m3, respectively). Most of the studied roads were characterized by an average traffic flow (7-17 thousand a./m per day). Calculations of the running emissions showed a significant excess over the MPCs. concentrations of carbon monoxide (23-72 MPC), a set of nitrogen oxides in terms of nitrogen dioxide (12-51 MPC), as well as lead compounds (1,636,8 MPC). Analysis of samples of snow cover allowed us to detect the presence of exceeding the MPC for a number of indicators: Co at 0,48-0,69 mg/l., Ni at 0,26-0,32 mg/l, Mn at 0,08-0,28 mg/l, Pb at 0,055 mg/l. With bioindication of 363 trees belonging to 16 species, only 4 species were characterized as healthy (K <1,5). The overall level of attenuation was 2.16 («weakened tree stands»). Evaluation of the fluctuating asymmetry showed high stability of the maple to the environment pollutants (the level of asymmetry in the transport zone is 0,039 against 0,076-0,077 in hanging Birch and Topol fragrant). The results of lichenoindication showed that in the majority of the sites studied, the atmospheric air is highly polluted (pollution class 1), the concentration of SO2 was 0,10-0,30 mg/m3.

Key words: atmosphere, chemical pollution, aerogenic pollutants, motor transport, snow cover, woody vegetation, bioindication, lichenoindication.

Literatura

1. Biologicheskiy kontrol' okruzhayushchey sredy: bioindikatsiya i biotestirovaniye [Tekst]/ O. P. Melekhova, Ye. I. Yegorova, T. I. Yevseyeva i dr. - M.: Izdatel'skiy tsentr «Akademiya», 2007. - 288 s.

2. Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii i okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii» [Elektronnyy resurs] / Ministerstvo prirodnykh resursov i ekologii Rossii - Elektron. dan. - M .: Min. prirod. res. i ekologii - Rezhim dostupa: http://www.mnr.gov.ru /regulatory/list.php?pa rt = 1101, svobodnyy. - Zagl. s ekrana.

3. Zakharov, L. M. Algoritm upravleniya monitoringom zagryaznyayushchikh veshchestv v sisteme atmosfernogo vozdukha - pochva - voda - produktsiya rasteniyevodstva - produktsiya zhivotnovodstva [Tekst] / L. M. Zakharov // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta. - 2017, - № 3 (35). - S. 19-23.

4. Informatsiya o sostoyanii okruzhayushchey sredy v gorode Ryazani [Elektronnyy resurs]/ Administratsiya goroda Ryazani. - Rezhim dostupa: http://admrzn.ru/gorodskaya-sreda/upravlenie-blagoustrojstva / inform atsiya-o-sostoyanii-okruzhayushchey-sredy-v-gorode-ryazani, svobodnyy. - Zagl. s ekrana.

5. Kaplina. S. P. Kompleksnaya otsenka ekologicheskogo sostoyaniya g. Dubny Moskovskoy oblasti [Tekst] /S.P. Kaplina, I.Z. Kamanina//Ekologiya urbanizirovannykh territoriy - M.: Kamerton, 2017, - № 2. - S. 30-35.

6. MGSN 1.02-02 Normy i pravila proyektirovaniya kompleksnogo blagoustroystva na territorii goroda Moskvy s izmeneniyami ot 19 avgusta 2003 g., 11 iyulya 2006 g. [Elektronnyy resurs] - Rezhim dostupa: http:// lightonline.ru/documents /lightnorms /MGSN_1_02_02.html, svobodnyy. - Zagl. s ekrana.

7. Metodika provedeniya inventarizatsii vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu dlya avtotransportnykh predpriyatiy (raschetnym metodom) [Tekst] - M.: MADI, 1998. - 51 s.

8. Metodicheskiye ukazaniya po raschetu vrednykh veshchestv avtomobil'nym transportom. [Elektronnyy resurs] - M .: Gidrometizdat (Mosk. Otd.), 1985. - 30 s. - Rezhim dostupa: https://znaytovar.ru/gost/ 2 / Meto dich yeskiye _ukazaniyaMetodic5.html, svobodnyy. - Zagl. s ekrana.

9. Mikhaylova, I.N. Sostoyaniye soobshchestv epifitnykh lishaynikov v usloviyakh antropogennykh nagruzok: vliyaniye metodov ucheta obiliya na informativnost' pokazateley [Tekst] /1. N. Mikhaylova, V. S. Mikryukov, I. V. Frolov //Ekologiya. - 2015, - № 6. - S. 427-433.

10. Rossiyskaya arkhitektumo-stroitel'naya entsiklopediya. T. Vnutrivenno [Tekst] - M.: Al'fa, 1996. - 336 s.

11. Savinov, A. B Fenotipicheskaya indikatsiya rasteniy v usloviyakh tekhnogeneza [Tekst] /A. B. Savinov // Ekologicheskiy monitoring. CH.5. - N. Novgorod: Izdatel'stvo NNGU, 2003. - S. 300-323.

12. Fedorova, A. I. Praktikum po ekologii i okhrane okruzhayushchey sredy [Tekst]/A.A. I. Fedorova, A. N. Nikol'skaya, - M.: Vlados, 2003. - 288 s.

13. Khomich, V. A. Ekologiya gorodskoy sredy [Tekst]/ V. A. Khomich. - Omsk: Izd-vo SibADI, 2002. - 267 s.

14. Ekologicheskiy monitoring: uchebno-metodicheskoye posobiye [Tekst] / pod red.T. Y. A. Ashikhminoy. M.: «Akademicheskiy proyekt», 2006. - S. 48-168.

УДК 636.2:636.082

СОСТОЯНИЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА БЫЧКОВ В РАЗНЫЕ ВОЗРАСТНЫЕ ПЕРИОДЫ

УЛИМБАШЕВ Мурат Борисович, д-р с.-х. наук, доцент ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства - филиал,«Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», г. Ставрополь, murat-ul@yandex.ru.

Цель исследования - изучить морфобиохимический статус и естественную «неспецифическую» резистентность молодняка районированной красной степной породы и завезенного красно-пестрого скота в разные возрастные периоды выращивания и откорма. Для достижения указанной цели в ООО «Риал-Агро», расположенном в равнинной зоне Прохладненского района Кабардино-Балкарской Республики, были сформированы две группы новорожденных телят (бычков) по 10 голов в каждой. В контрольную группу вошли телята красной степной породы, в опытную - сверстники красно-пестрой породы. Взятие проб крови на содержание в ней гемоглобина, эритроцитов, общего белка и его фракций показало, что, начиная с шестимесячного возраста, наибольшей их концентрацией отличался молодняк красно-пестрой породы, что свидетельствовало о более высоких окислительно-восстановительных реакциях и белковом обмене их организма. В отличие от красно-пестрых бычков более высокими защитными механизмами - количеством в крови лейкоцитов - характеризовались животные красной степной породы, преимущество которых в разные периоды варьировало в пределах 0,4-0,5*109/л (Р>0,99). Уровень гуморального и клеточного иммунитета красного степного скота подтвердил их большую устойчивость к заболеваниям в сравнении с красно-пестрыми сверстниками. Так, превосходство по бактерицидной, лизоцимной и фагоцитарной активности бычков красной степной породы в шестимесячном возрасте составило в среднем 3,4% (Р>0,95), 2,5 (Р>0,99) и 4,1% (Р>0,95) соответственно и в дальнейшем (в 12 и 18 месяцев) эта тенденция различий сохранилась на более высоком достоверном уровне. Содержание бета-лизинов в крови красных степных особей в отдельные периоды исследований ниже в среднем на 1,2-1,6% (Р>0,99-0,999), что характеризует их лучшую устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.

Ключевые слова: бычки, порода, красно-пестрая, красная степная, возраст, кровь, иммунитет, обмен веществ.

Введение

Для объективной оценки физиологического состояния и характера обмена веществ у сельскохозяйственных животных широкое применение находят исследования по изучению состава крови [1-5]. Кроме того, по концентрации отдельных компонентов крови судят о полноценности кормления животных. Например, больший уровень гемоглобина в крови свидетельствует о более интенсивном обмене веществ в организме, что связано с ее способностью большего поглощения и разноса кислорода по телу. Значение белков крови в жизнедеятельности организма заключается в их участии в процессах питания и роста, транспортиров-

ке продуктов метаболизма, синтезе ферментов, поддержании осмотического давления, иммунобиологических реакциях и других важных функциях организма, а их концентрация свидетельствует о физиологическом благополучии организма животных.

По составу крови можно судить не только об обеспеченности животных питательными веществами кормов, уровне продуктивности, состоянии здоровья, но и об адаптационных процессах организма, его приспособляемости к условиям внешней среды [6-8].

Формирование и проявление естественной «неспецифической» защиты организма животных

© Улимбашев М. Б., 2019 г.