УДК 574.21:581.112.4[546.815+546.47]:574.31
ЛИСТЬЯ ДРЕВЕСНЫХ И КУСТАРНИКОВЫХ РАСТЕНИЙ КАК
БИОИНДИКАТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДА ТЕМИРТАУ СВИНЦОМ И ЦИНКОМ Есенжолова Ажар Жумановна
Магистр естественных наук
Семипалатинский государственный педагогический институт Научный руководитель - Панин М.С., д.б.н., профессор
Во многих регионах Казахстана стоит остро вопрос о загрязнении атмосферного воздуха тяжелыми металлами, которые являются основными компонентами выбросов предприятий. Так в городе Темиртау находятся одни из крупнейших в республике предприятий черной металлургии, химической, теплоэнергетической промышленности, а также широко развита транспортная сеть. Все это оказывает основное влияние на загрязнение городской среды тяжелыми металлами, а в частности свинцом и цинком. Свинец и цинк относят к числу наиболее опасных химических загрязняющих веществ, что обусловлено их физиолого–биохимическими особенностями. Поэтому контроль над содержанием их в урбоэкосистеме, становится неотъемлемой частью комплекса природоохранных мер.
В качестве биоиндикаторов на загрязнение тяжелыми металлами используются различные виды растений и различные части растений. В данной работе в качестве
208
биоиндикатора на загрязнение свинцом и цинком использованы листья доминантных древесных и кустарниковых растений города Темиртау. Листовая система является мощным воздушным насосом дерева, что обеспечивает поглощение, накопление значительных количеств загрязняющих веществ. Именно поэтому древесные и кустарниковые растения в настоящее время широко используются для биоиндикации [1].
Отбор и подготовка листьев к анализу осуществлялось по общепринятым методикам [2]. Определение свинца и цинка проводили химическим методом с дитизоном [3].
Исследованы в целях биоиндикации следующие виды древесных и кустарниковых растений города Темиртау: Acer negundо L. (Клен ясенелистый), Betula pendula Roth (Береза повислая), Crataegus oxyacantha L. (Боярышник обыкновенный), Malus silvestris Mill. (Яблоня обыкновенная), Populus alba L. (Тополь белый), Populus nigra L. (Тополь черный), Rosa canina L. (Шиповник собачий), Syringa vulgaris L. (Сирень обыкновенная), Ulmus minor Mill. (Вяз малый).
Выявленные колебания содержания свинца и цинка в листьях древесных и кустарниковых растений обусловлено совокупным влиянием внутренних (генетических) и внешних (экологических) факторов.
Содержание свинца и цинка в листьях древесных и кустарниковых растениях колеблется в широких пределах и зависит от зоны города. Наибольшему загрязнению свинца и цинка подвержены листья, произрастающие в транспортной и промышленной зоне, а наименьшему - в жилой зоне.
По величине среднего содержания свинца (мг/кг воздушно-сухой массы) в листьях различных видов древесных и кустарниковых растений города Темиртау располагаются в следующем убывающем порядке: Syringa vulgaris L. (2,0) > Betula pendula Roth (1,7) > Acer negundо L. (1,0) > Populus alba L. (0,7) ≥ Populus nigra L. (0,7) > Ulmus minor Mill. (0,5) >
Crataegus oxyacantha L. (0,4) ≥ Malus silvestris Mill. (0,4) > Rosa canina L. (0,2);
цинка: Populus alba L. (104,5) > Betula pendula Roth (92,7) > Populus nigra L. (61,5) >
Crataegus oxyacantha L. (46,6) > Syringa vulgaris L. (41,5) > Acer negundо L. (33,5) > Malus silvestris Mill. (29,3) > Ulmus minor Mill. (25,4) > Rosa canina L. (19,7)
Выявлены, виды растений листьях которых являются концентраторами свинца:
Syringa vulgaris L., Betula pendula Roth, Acer negundо L.; цинка Populus alba L., Betula pendula Roth, Populus nigra L. Поскольку данные виды древесных и кустарниковых пород растений накапливают достаточно высокие концентрации свинца и цинка, их наиболее удобно использовать в качестве фильтров атмосферного воздуха, загрязненного данными элементами.
Одним из показателей степени накопления элементов растениями является коэффициент биологического поглощения (КБП), который характеризует распределение элемента между живым веществом и абиотической средой. КБП определяется отношением содержания химического элемента в золе растения к его кларку в литосфере. По величине среднего КБП свинца в листьях различных видов древесных и кустарниковых растений представлен следующий убывающий ряд:
Betula pendula Roth (1,5) > Syringa vulgaris L. (1,3) > Acer negundо L. (0,5) > Populus alba L. (0,4) ≥ Populus nigra L. (0,4) > Ulmus minor Mill. (0,2) ≥ Crataegus oxyacantha L. (0,2) ≥ Malus silvestris Mill. (0,2) > Rosa canina L. (0,1);
по величине среднего КБП цинка: Betula pendula Roth (16,4) > Populus alba L. (11,7) >
Populus nigra L. (6,7) > Crataegus oxyacantha L. (6,4) > Syringa vulgaris L. (5,4) > Acer negundо L. (3,5) > Malus silvestris Mill. (3,4) > Rosa canina L. (3,1) > Ulmus minor Mill. (2,5)
По градации А.И. Перельмана [4] в изученных растениях свинец характеризовался для Betula pendula Roth. и Syringa vulgaris L. элементом сильного накопления, для остальных элементом слабого накопления и среднего захвата, а цинк элемент энергичного накопления для Betula pendula Roth и Populus alba L., а для остальных элемент сильного накопления.
Зольность представляет собой важный биогеохимический показатель, характеризующий соотношение минеральных и органических веществ в растении. Зольность
209
можно считать показателем приспособленности растительных сообществ к данным условиям.
Чем больше зольность, тем лучше приспособлено растение к условиям произрастания.
Зольность растений позволяет получить представление о степени загрязнения атмосферного воздуха, характеризуя газопоглотительную способность растений [5].
Средняя зольность листьев древесных и кустарниковых растений (%) по функциональным зонам города Темиртау (убывающий ряд):
Ulmus minor Mill. (12,0) > Acer negundо L. (11,3) > Populus nigra L. (11,0) > Populus alba
L. (10,7) > Malus silvestris Mill. (10,3) > Syringa vulgaris L. (9,1) > Crataegus oxyacantha L.
(8,7) > Rosa canina (7,8) > Betula pendula Roth L. (6,8)
Выявлено, что зольность листьев, отобранных на участках с различной техногенной нагрузкой, значительно отличается. Максимальное значение зольности древесных и кустарниковых растений приурочены к транспортной и промышленной зоне, а минимальное к жилой зоне (убывающий ряд):
транспортная зона ≥ промышленная зона > рекреационная зона > > жилая зона
Таким образом, листья древесных и кустарниковых растений города Темиртау хорошо накапливают свинец и цинк, что говорит об интенсивности техногенной нагрузки урбоэкосистем данными поллютантами, а также их биологической доступностью. Можно предположить, что листья таких растений как Betula pendula Roth, Syringa vulgaris L., Acer negundо L., а также листья деревьев рода Populus можно использовать в биоиндикации городской среды по отношению к свинцу и цинку, так как накопление металлов адекватно той техногенной нагрузке, которой они подвергаются.
Литература
1. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. - Киев: Наукова думка, 1978.-246 с.
2. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами.
- М.: Гидрометеоиздат, 1981. – 108с.
3. Ринькис Г.Я. Методы анализа почв и растений / Г.Я. Ринькис, Х.К. Рамане, Т.А.
Куницкая. - Рига: Зинатне, 1987. - 174 с.
4. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. – М.: ВШ, 1975. – 342 с.
5. Уфимцева И.В., Терехина Н.В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга.– СПб.: Наука, 2005. – 339 с.