CC BY
17
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070_
УДК 574
С.В. Соболева
к. т. н, доцент СибГАУ
г. Красноярск, Российская Федерация И.С. Почекутов к. т. н, доцент СибГАУ
г. Красноярск, Российская Федерация
НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЭКОСИСТЕМЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАЙОНОВ
ЗАПОВЕДНИКА «СТОЛБЫ»
Аннотация
В работе проанализированы образцы почвы и древесной зелени пихты на содержание тяжелых металлов в отдельных районах заповедника «Столбы». Полученные данные могут быть использованы для картографической оценки экологической ситуации на исследуемой территории.
Ключевые слова Экосистема, тяжелые металлы, древесная зелень, пихта.
S.V. Soboleva
Siberian state aerospace University I.S. Pochekutov Siberian state aerospace University Krasnoyarsk, Russian Federation
ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN THE ECOSYSTEM OF CERTAIN
AREAS RESERVE "PILLARS"
Abstract
The soil samples were analyzed and green fir tree on the content of heavy metals in some areas "Pillars" of the reserve. The data could be used for cartographic evaluation of the environmental situation in the study area.
Keywords Еcosystem, heavy metals, wood green, fir.
Государственный природный заповедник «Столбы» располагается в черте крупного промышленного центра г. Красноярска и занимает площадь 470 кв. км. Наблюдения за экологическим состоянием территории заповедника «Столбы» обеспечивается сетью стационарных точек, расположенные с учетом высоты местности, направлением хребтов и воздушных течений, где проводится сбор проб осадков, почвенных покровов, растительности [1, с.3].
Тематика исследований обусловлена тем, что территория заповедника ежегодно подвергается антропогенному воздействию со стороны города. Основными источниками выбросов вредных веществ являются предприятия топливно-энергетического комплекса г.Красноярска, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и химических производств. Накопление во внешней среде тяжелых металлов, а также мышьяка, представляет серьезную опасность для экосистемы заповедника «Столбы», поэтому оценка техногенного загрязнения особо охраняемых пригородных территорий, в том числе заповедника «Столбы», тяжелыми металлами является актуальной проблемой.
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдение за содержанием которых в почве и атмосфере обязательно [2, с.374]. Хвойные деревья концентрируют в своей хвое до 25
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070_
ПДК тяжелых металлов, таких как Fe, Zn, Cd, Ni, Co, Pb. Отслеживание данных загрязнителей позволит оценить в динамике экологический пресс, оказываемый на пригородные экосистемы, которые позволяют сейчас и в будущем следить за процессами накопления тяжелых металлов в природной среде, а насаждения пригородных лесных массивов, расположенные на пути переноса техногенных выбросов согласно розе ветров могут быть использованы для мониторинга загрязнения экосистемы тяжелыми металлами [3, с.121].
Цель исследований - оценка накопления тяжелых металлов в почве и в древесной зелени пихты сибирской в отдельных районах заповедника «Столбы».
Материалы и методы исследований. В качестве объекта исследования использовали древесную зелень пихты сибирской (Abies sibirica Ldb). Пихтовые леса занимают 25% лесной площади заповедника, она не только выступает здесь в роли главного лесообразователя, но имеет тенденцию к расширению своего ареала за счет сокращения площади лиственничных и отчасти сосновых лесов. По речным долинам массивы пихтарников спускаются в низкогорья значительно ниже сплошных пихтовых лесов. Пихта хорошо возобновляется, преобладая в подросте всех лесов таежного пояса и на смежных с подтайгой участках. Даже в сосняках сиенитового района намечается такая тенденция. Это характеризует пихту в заповеднике как господствующую прогрессирующую породу.
Древесную зелень пихты отбирали на следующих участках: в районе первого столба (проба № 1), второго столба (проба № 2). Отбор проводили летом и осенью 2016 г с деревьев 20-летнего возраста, на высоте 1,3 м от земли (пробы отбирали с массива 3-5 древостоев, усредняли методом квартования). Пробы анализировалась на влажность и зольность по общепринятым методикам[4,с.17]. Золу исследовали на наличие тяжелых металлов спектрометрическим методом на приборе «Спектроскан». По интенсивностям аналитических линий и сравнения их с образцом определяли концентрацию тяжелых металлов в пробе [5, 43]. Аналогично анализировали образцы почвы, собранные под древостоями в радиусе 1 м в районе Столба №1, и Столба №2, соответственно. Результаты исследований обрабатывали статистически с помощью пакета программ Microsoft Ехсе1 с достоверностью Р<0,05.
Результаты исследований и их обсуждение. Исследование данных по изменению влажности древесной зелени пихты за период лето/осень 2016 г показала, что она колеблется в пределах от 52,6 % (лето) до 56,3 % (осень) влажность почвы - от 42,2 % (лето) до 53,7 % (осень). Изучение изменения зольности показало, что она возрастает в осенний период и уменьшается летом. Эти данные представлены в таблице 1.
Таблица 1
Динамика изменения зольности древесной зелени пихты и почвы, лето/осень 2016 г, %
Район отбора проб Сезон года
лето осень
1 2 3
1-ый столб (удаление от города 8 км) 3,0+0,02 25,6+0,51 4,6+0,05 27,7+0,21*
2-ой столб (удаление от города 8,5 км) 2,9+0,01 24,1+0,33 3,9+0,04 42,3+0,13
д. Слизнево (удаление от города 24 км) 2,55+0,04 24,0+0,25 3,75+0,05 23,2+0,29
*В числителе древесная зелень пихты, в знаменателе - почва
Сравнительная характеристика распределения валовых форм металлов на поверхности почвы и их фоновые количества приведены в таблице 2.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в почве, лето/осень 2016 г., мкг/г
Место отбора проб Содержание металла в п] зобе
Fe Cu Mn Zn As | Ni
1-ый столб (удаление от города 8 км) 2919,7+0,2 2986,6+0,1 75,8+0,3 86,4+0,15 98,0+0,25 108,0+0,4 101,1+0,5 130,2+0,35 следовое количество
2-ой столб (удаление от города 8,5 км) 3810,3+0,4 2447,2+0,2 323,6+0,5 78,9+0,4 194,1+0,3 105,3+0,25 129,4+0,5 210,5+0,3 следовое количество
д. Слизнево - фоновое загрязнение (удаление от города 24 км) 2200,0+0,9 2105,0+0,6 95,3+0,35 87,5+0,4 71,4+0,6 47,3+0,35
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070_
По результатам таблицы 2 можно сделать вывод о преобладании в почвах заповедника «Столбы» следующих тяжелых металлов: Fe, Cu, Mn, Zn. Концентрация этих элементов немного повышена и составляет до 1,5 ПДК по сравнению с фоном. На практике в эколого-географических обследованиях территории данные о валовом содержании тяжелых металлов в почвах сравнивают с фоновыми (кларковыми) значениями концентраций [6, с.41].
Несмотря на непосредственную близость заповедника к промышленному центру с ежегодными выбросами в атмосферу до 200 тыс. т загрязняющих веществ, в целом состояние его охраняемых природных комплексов можно охарактеризовать как удовлетворительное. Такой феномен обусловлен значительным (порядка 550-650 м) превышением большей части территории заповедника над городом и благоприятным направлением розы ветров. Данные по загрязнению тяжелыми металлами древесной зелени пихты приведены в таблице 3.
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов в древесной зелени пихты, лето/осень 2016 г.
Место отбора проб Содержание металла в пробе
Fe Cu Mn Zn As | Ni
1-ый столб (удаление от города 8 км) 48,0+0,1 54,3+0,2 45,0+0,3 53,0+0,5 98,0+0,2 80,2+0,3 298,0+0,4 175,8+0,8 следовое количество
2-ой столб (удаление от города 8,5 км) 45,0+0,5 96,6+0,7 25,0+0,3 65,5+0,25 105,0+0,6 82,8+0,4 309,0+0,9 234,5+0,6 - 15,0+0,1 20,0+0,2
д. Слизнево - фоновое загрязнение (удаление от города 24 км) 45,0+0,2 56,5+0,3 30,0+0,5 45,1+0,4 100,3+0,7 95,9+0,5 300,0+0,9 256,0+0,8 следы
Известно, что ассимиляционный аппарат дерева, особенно хвойного, является индикатором, чутко реагирующим на загрязнение среды обитания. Согласно представленным данным (таблица 3), наблюдается повышенное содержание тяжелых металлов таких как Zn, Mn, Cu, Fe в древесной зелени пихты сибирской, произрастающей на территории Заповедника «Столбы» г. Красноярска, расположенной на пути переноса техногенных выбросов города согласно розе преобладающих западных и северо-западных ветров. Превышение содержания тяжелых металлов, таких как Zn, Mn, Cu наблюдается в древесной зелени пихты до 1,5 ПДК, что характеризует повышенное загрязнение атмосферы и почвы этими элементами. Заключение
Установленный наблюдениями сравнительно низкий уровень концентрации макроэлементов в хвое, в том числе и взятой в пригородной зоне, свидетельствует о том, что деградации растительности заповедника «Столбы» пока нет. Согласно проведенным исследованиям выяснили, что древесная зелень пихты сибирской поглощает тяжелые металлы, аккумулируя их значительное количество своей биомассой. Полученные данные могут быть использованы для картографической оценки экологической ситуации на исследуемой территории, а древесная зелень пихты - использоваться в качестве биоиндикатора загрязнения атмосферы тяжелыми металлами.
Список использованной литературы:
1. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами: СанПиН 4266-87. - М., ИМГРЭ, 1987. - 36 с.
2. Ерунова М.Г., Якубайлик О.Э., Гостева А.А. Геоинформационное обеспечение задач экологического мониторинга особо охраняемых территорий // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2008. т. 1, № 4, с. 366-376.
3. Соболева, С.В. Исследование накопления тяжелых металлов в древесной зелени и коре пихты сибирской / С.В. Соболева, Л.И. Ченцова, И.С. Почекутов // Вестник КрасГАУ. - 2014.- № 8. с.118-121.
4. Рязанова, Т.В. Химия древесины/ Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова, Е.В. Исаева. - Красноярск: КГТА, 1996. - 358 с.
5. Методика выполнения измерений массовой концентрации тяжелых металлов в биологических объектах на рентгено-флуоресцентном спектрометре «Спектроскан». - СПб.: ГП ВНИИФТРИ, 1994. - 102 с.
6. Ширкин, Л.А. Рентенофлуорисцентный анализ объектов окружающей среды: учеб. пособие. - Влад. Гос. ун-т.- Владимир, Из-во Владим. Гос. ун-та, 2009. - 65 с.
© Соболева С.В.. Почекутов И.С., 2016
