CC BY
59
УДК 504.06:581.13
ОЦЕНКА АККУМУЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛИСТЬЕВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ДИОКСИДА СЕРЫ
© 2010 г. Е.Ю. Колмогорова
Институт экологии человека Сибирского отделения РАН, Institute of Human Ecology of Siberian Division RAS,
пр. Ленинградский, 10, г. Кемерово, 650065, Leningradskiy Ave, 10, Kemerovo, 650065,
[email protected] [email protected]
Проведенные эксперименты показали, что листья и хвоя древесных растений, произрастающих в местах воздействия выбросов автотранспорта, аккумулировали серу. Накопление экзогенной серы у исследуемых видов сопряжено с ухудшением их жизненного состояния. Выявлено, что большей аккумулирующей способностью в отношении экзогенной серы обладает лиственница сибирская.
Ключевые слова: диоксид серы, экзогенная сера, выбросы автотранспорта, аккумуляция, жизненное состояние.
The called on experiments have shown that sheet and pine-needles of the wood plants, sprouting in places of the influence surge motor transport, accumulation sulphur. The accumulation hexogen sulphurs beside under investigation type associate with deterioration their life condition. It is re-vealled that greater accumulation ability in respect of hexogen sulphurs possesses the larch siberian.
Keywords: dioxigen sulphur, exogenous sulphur, motor transport emissions, accumulation, vital condition.
Сильнейшее антропогенное воздействие на фито-ценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, а также автотранспорта).
Основной вклад по выбросам в атмосферный воздух г. Кемерово загрязняющих веществ приходится на автотранспорт (55,2 % от всех выбросов по городу), теплоэнергетику - 30,2, промпедприятия - 14,6 %. Доля серосодержащих соединений, в том числе диоксида серы, в выбросах автотранспорта - 18 % [1].
В процессе эволюции живые системы адаптировались к определенному фоновому содержанию многих элементов и соединений (биогеохимическое естественное загрязнение), которые входят в состав современного антропогенного загрязнения. Поэтому можно предполагать, что они смогут выносить без особого ущерба некоторое увеличение содержания в среде этих же ингредиентов, так как все живые системы имеют некоторый запас прочности [2, 3].
Растения могут усваивать и вовлекать в метаболизм веществ газообразные загрязнители, например оксиды серы, при этом в листьях наблюдается увеличение общего содержания серы.
Воздействие техногенных аэрозолей в условиях города вызывает ухудшение жизненного состояния растений, которое проявляется в снижении процента живых (без некрозов) листьев и ветвей в кроне, живой площади листа, в изменении ассимиляционных органах элементного состава степени облиственности.
Поскольку одним из компонентов выбросов автотранспорта является диоксид серы, цель наших исследований - определение аккумуляционной способности листьев и хвои растений и сопредельных почв в отношении серы; выяснение пути поступления экзо-
генной серы в листья и хвою исследуемых видов; оценка жизненного состояния древесных растений, произрастающих в местах локального загрязнения выбросами автотранспорта.
Материалы и методы исследований
Исследования проводились в 2005-2007 гг. в г. Кемерово на древесных видах, произрастающих вблизи перекрестка пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская, который характеризуется интенсивным движением автотранспорта. Концентрация диоксида серы выше ПДКр в 0,18 раз, ПДКс - в 0,83 раза. Содержание диоксида серы незначительно превышает предельно допустимые концентрации, но известно, что хроническое воздействие низких концентраций загрязняющих веществ может приводить к накоплению загрязнителя в различных органах растений и вызывать нарушения ростовых и продукционных процессов [2, 3].
Объектами исследований служили древесные растения, произрастающие в непосредственной близости от изучаемого перекрестка, - лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.) и сирень обыкновенная (Syringa vulgaris L.). Возраст исследуемых растений - 30^40 лет для лиственницы и 25 для сирени, что по биологической классификации возрастов древесных пород С.В. Белова [4] соответствует зрелости - репродуктивному периоду онтогенеза.
В качестве контрольных служили деревья тех же возрастных групп, произрастающие во внутриквар-тальных посадках Ленинского района города, который характеризуется самым низким уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Анализ накопления в листьях экзогенной серы определяли по разнице общей серы в листьях и хвое опытных и контрольных растений. Отбор проводили в
конце августа. Для аналитических исследований использовали листья и хвою древесных растений, собранных с нижней трети крон. Их предварительно обмывали дистиллированной водой, подсушивали и фиксировали в сушильном шкафу при температуре +105 оС в течение 15 мин с последующим досушиванием при температуре +65 оС в течение 2 ч. В фиксированных и измельченных листьях определяли содержание общей серы спектрофотометрическим методом [5]. Листья и хвою собирали с 10 деревьев и из смешанной пробы делали навески для определения серы в 3-кратной повторности.
Определение содержания подвижной серы в сопряженных почвах выполнено Государственным центром агрохимической службы «Кемеровский».
Для определения пути поступления серы в листья и хвою (атмосферный или почвенный) рассчитан коэффициент биологического поглощения Ахх - отношение среднего содержания элемента в растениях к его среднему содержанию в сопряженных почвах.
Оценку жизненного состояния древесных растений проводили в середине июля визуальным методом, в основу которого положено определение степени нарушения ассимиляционного аппарата и крон [6]. В этом случае оценивается: 1 - процент живых (Р1) ветвей в кронах деревьев (10 % = 1 балл); 2 - степень охвоенности (Р2) или облиственности крон (10 % = =1 балл); 3 - процент живых (без некрозов) листьев (Р3) в кронах (10 % = 1 балл); 4 - средний процент (Р4) живой площади листа (10 % = 1 балл). Суммарная оценка состояния деревьев (Св) каждого вида в зеленых насаждениях проводится по 10^25 модельным деревьям по формуле: Св = Р1 + Р2 + Р3 + Р4.
Максимальная величина состояния деревьев в нормальных насаждениях составляет по этому методу 3940 баллов, а в ослабленных и усыхающих - менее 39.
Математическая обработка и корреляционный анализ представленного материала проводили с помощью статистического пакета Statistica 5.5.
Результаты и их обсуждение
Химический состав городской растительности формируется под влиянием почвы и воздуха, испытывающих большие техногенные нагрузки.
Анализ экспериментальных данных показал, что исследуемые древесные виды, произрастающие вблизи перекрестка пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская, аккумулировали серу.
В 2005 г. наблюдалось менее значительное накопление экзогенной серы, ее содержание в хвое лиственницы и листьях сирени составляло 0,014 и 0,016 % массы сухого вещества.
Максимальное накопление экзогенной серы в листьях и хвое исследуемых видов отмечалось в 2006, 2007 гг. Ее содержание в хвое лиственницы и листьях сирени составляло 0,052; 0,036 % и 0,021; 0,02 % массы сухого вещества (в 2006 и 2007 гг.) (рисунок).
Сравнительная характеристика экспериментальных данных показала, что хвоя лиственницы сибирской в большей степени аккумулировала серу, чем листья сирени обыкновенной.
-ггн
в
Ё
Год
□ лиственница сибирская □ сирень обыкновенная
Содержание экзогенной серы в хвое лиственницы и листьях сирени (перекресток пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская)
Максимальное содержание подвижной серы в почве вблизи изучаемого перекрестка отмечено в 2005 г. - в 4,8 раза больше, чем в контроле. В 2006 и 2007 гг. данный показатель превышал контрольные значения в 3,3 и 1,2 раза (табл. 1).
Расчеты показали, что для контрольного участка показатель Ах для лиственницы и сирени равен 33,8. На изучаемом перекрестке для лиственницы Ах - 17, для сирени - 13,7, что ниже контрольных значений в 2 и 2,5 раза.
Таблица 1
Содержание подвижной серы в сопряженных почвах в 2005-2007 гг.
Вариант Содержание подвижной серы, мг/кг
2005 2006 2007
Контроль 18,0 12,2 10,0
Перекресток Красноар-мейская-Кузнецкий 87,0 41,1 12,2
Снижение Ах у исследуемых растений в опыте свидетельствует о подавлении биологического поглощения серы через почву, поэтому основной путь обогащения серой листьев и хвои деревьев - атмосферный.
Накопление экзогенной серы у исследуемых растений на перекрестке пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская сопряжено с ухудшением их жизненного состояния (табл. 2).
Таблица 2
Жизненное состояние лиственницы и сирени, произрастающих на перекрестке пр. Кузнецкий -ул. Красноармейская, балл
Место сбора Вид Балл жизненного состояния
2005 2006 2007
Контроль Лиственница Сирень 39,6 39,6 39,7 39,7 39.5 39.6
Перекресток Лиственница Сирень 37,5* 37,4* 37,8* 38* 33* 36,5*
' - отмечены достоверные отличия при p > 0,95.
0,06
0,05
0,04
0,03
0 , 02
0,01
0
2005
2006
2007
Максимальное достоверное снижение жизненного состояния по сравнению с контролем отмечалось в 2007 г. у лиственницы на 16,5 %, у сирени - на 9.
В 2005 и 2006 гг. наблюдалось менее значительное достоверное снижение данного показателя у изучаемых видов.
У лиственницы балл жизненного состояния достоверно снижался на 5 % в 2005 и 2006 гг. относительно контроля (табл. 2).
У сирени данный показатель по сравнению с контролем достоверно снижался на 6 и 5 % (в 2005 и 2006 гг. соответственно).
Методом корреляционного анализа установлена достоверная связь между содержанием экзогенной серы в хвое лиственницы и листьях сирени и концентрацией диоксида серы в воздухе на изучаемом перекрестке (г=0,2; при p <0,05; п=120).
Выводы
Установлено, что в условиях загрязнения выбросами автотранспорта хвоя лиственницы сибирской и листья сирени обыкновенной аккумулировали серу. Большей аккумулирующей способностью в отношении экзогенной серы обладает лиственница сибирская.
Поступила в редакцию_
Выявлено, что основной путь поступления экзогенной серы в листья и хвою изучаемых древесных видов - атмосферный.
Проведенные исследования показали, что накопление экзогенной серы у древесных растений на изучаемом перекрестке сопряжено с ухудшением их жизненного состояния.
Литература
1. Материалы к Государственному докладу «О состоянии
и охране окружающей природной среды Кемеровской области в 2006 году». Кемерово, 2007. 320 с.
2. Израэль Ю.А. Допустимая антропогенная нагрузка на
окружающую среду // Всесторонний анализ окружающей природной среды: тр. сов-амер. симпоз. Л., 1976. С. 12-19.
3. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природ-
ной среды. Л., 1989. 375 с.
4. Белов С.В. Лесоводство. М., 1983. 20 с.
5. Мочалова А.Д. Спектрометрический метод определения
серы в растениях // Сельское хоз-во за рубежом. 1975. № 4. С. 67-71.
6. Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения
среды и состояния наземных экосистем методами фи-тоиндикации. М., 1999. 193 с.
9 сентября 2009 г.
