Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Тяжелые металлы в почвах и растениях, их биологическая роль 7
1.1. Понятие о тяжелых металлах, их классификация 7
1.2. Значение тяжелых металлов и их влияние на живые организмы 9
1.3. Аккумуляция тяжелых металлов в почвах и растениях 27
Глава 2. Объекты, методы исследования
2.1. Физико-географическая характеристика района исследования 40
2.2. Объекты исследования 48
2.3. Методы исследования 52
Глава 3. Содержание тяжелых металлов в почве 56
3.1.Уровень загрязнения почвы тяжелыми металлами в условиях г. Чита 56
3.2. Взаимосвязь содержания тяжелых металлов в почве и растениях 60
Глава 4. Содержание тяжелых металлов в древесных растениях 69
4.1. Годовая динамика аккумуляции тяжелых металлов в листьях древесных растений 69
4.2. Сезонная динамика накопления тяжелых металлов в листьях древесных растений 84
4.3. Особенности накопления тяжелых металлов в органах древесных растений 90
Глава 5. Накопление тяжелых металлов в травянистых растениях 104
5.1. Годовая динамика накопления тяжелых металлов в листьях травянистых растений 104
5.2. Сезонная и годовая динамика накопления тяжелых металлов в органах травянистых растений 112
Выводы 120
Библиографический список
- Значение тяжелых металлов и их влияние на живые организмы
- Объекты исследования
- Взаимосвязь содержания тяжелых металлов в почве и растениях
- Особенности накопления тяжелых металлов в органах древесных растений
Введение к работе
Актуальность. С ростом урбанизации происходит изменение городской среды, которая во многих отношениях отличается от природной. Основной причиной является загрязнение тяжелыми металлами в силу их цитотоксического и мутагенного действия на все живые организмы, в том числе и на растения. Тяжелые металлы занимают особое положение среди других техногенных загрязняющих веществ, поскольку, не подвергаясь физико-химической или биологической деградации, накапливаются в поверхностном слое почв и изменяют их свойства, в течение длительного времени остаются доступными для корневого поглощения растениями и активно включаются в процессы миграции по трофическим цепям. В их числе находятся как элементы с хорошо известными биологическими функциями и жизненно необходимые для живых систем, но переходящие в разряд токсичных при повышении некоторых пределов их содержания в биологических объектах, так и элементы, физиологическая роль которых выяснена недостаточно или неизвестна и проявляющие токсический эффект уже при относительно низких концентрациях.
В настоящее время для удаления тяжелых металлов с загрязненных территорий используют различные методы (Корте, 1997; Фелленберг, 1997; Протасов, 2005). Известно, что технологические методы недостаточно эффективны и экономически невыгодны. Восстановление окружающей среды при помощи растений вызывает широкий интерес во всем мире благодаря возможностям, которые открывает технология фиторемедиации для очистки атмосферы и верхних слоев загрязненных почв (Salt D.E. et al., 1995; 1998; Экология…, 2004; Прасад, 2005; Буравцев, Крылова, 2005; Холодова и др., 2005; Маджугина и др., 2008). Известно, что растительные организмы чувствительны к составу окружающей среды и активно реагируют на изменение ее состояния. Разные виды растений обладают неодинаковой способностью накапливать загрязнители, в том числе и тяжелые металлы, что может широко применяться для снижения антропогенного воздействия на урбанизированных территориях и использовать их в качестве перспективных аккумулянтов-фиторемедиантов.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования – изучить содержание и особенности накопления некоторых тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях городской среды (г. Чита).
Задачи исследования:
1. Определить валовое содержание железа, меди, цинка, никеля, ртути в почвах городской среды и уровень их загрязнения. Провести корреляционный анализ для выявления взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов в почве, в древесных и травянистых растениях.
2. Установить годовую и сезонную динамику в накоплении некоторых тяжелых металлов в древесных и травянистых растениях.
3. Изучить характер накопления тяжелых металлов в органах древесных и травянистых растений.
4. Выявить видовую специфику среди древесных и травянистых растений к аккумуляции железа, меди, цинка, никеля, ртути.
Научная новизна. Впервые проведены комплексные эколого-биологические исследования содержания некоторых тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях г. Чита. Определен уровень загрязнения железом, медью, цинком, никелем, ртутью почв в условиях городской среды. Показана корреляционная зависимость между валовым содержанием металлов в почве и растениях. Получены сведения о годовой и сезонной динамики в накоплении некоторых тяжелых металлов в древесных и травянистых растениях. Выявлены виды-аккумуляторы Populus balzamifera и Caragana arborescens по содержанию железа и цинка соответственно. Получены достоверные данные о накоплении ртути в листьях древесных и травянистых растений.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе результаты существенно расширяют и дополняют современные представления о накоплении тяжелых металлов в древесных и травянистых растениях в условиях городской среды (г. Чита). Данные по аккумуляции некоторых тяжелых металлов могут быть использованы в биоиндикации экологического состояния почв и растений, а также могут быть учтены при составлении карт геохимического загрязнения почв и растительного покрова г. Чита. Результаты исследований позволяют рекомендовать некоторые виды растений в целях фиторемедиации и для озеленения города Читы, и населенных пунктов в Забайкальском крае. Материалы исследований используются в учебном процессе при изучении дисциплин: «Экологической биохимии и физиологии растений», «Экологической химии», «Химии окружающей среды» на естественно-географическом факультете Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н. Г. Чернышевского.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Антропогенная деятельность оказывает негативное влияние на состояние почв в городской среде. Почвы в условиях г. Чита загрязнены железом, медью, цинком, никелем, ртутью. Однако содержание их относятся к категории допустимых.
2. Поглощение некоторых тяжелых металлов видо - и элементоспецифично. Железо, медь, цинк, никель накапливаются преимущественно в корнях, ртуть аккумулируется в листьях у исследованных видов растений. Целесообразно создание разновидовых насаждений на урбанизированных территориях для наиболее полного очищения атмосферы и почвы от тяжелых металлов.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на конференциях: «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2008), «Молодая наука Забайкалья» (Чита, 2008), «Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий: международная научно-практическая конференция» (Чита, 2009).
Публикации. По материалам исследования опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в рекомендованном ВАК издании.
Объем работы. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Библиографический список состоит из 196 источников. Текст иллюстрирован 12 рисунками и 24 таблицами.
Значение тяжелых металлов и их влияние на живые организмы
Такие свойства ртути и ее соединений, как летучесть, неустойчивость в зоне гипергенеза, постоянно протекающие процессы ее сорбции природными объектами, с одной стороны, и десорбции из них в атмосферу - с другой, обуславливают существование динамичного равновесия различных форм ртути в атмосфере, педо- и гидросфере, т.е. глобальный круговорот элемента в природе. По мнению В.З. Фурсова (1997) балансовый метод изучения элемента в различных объектах окружающей среды — наиболее эффективный способ оценки ртутного загрязнения.
Ртуть — токсический элемент, ксенобиотик, относящийся к первому классу опасности (Орлов и др., 1991; Зеленин, 2000; Протасов, 2005; Садовникова, 2006; Панин, 2008). Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, блокирующих сульфгидрильные группы белковых соединений и нарушающих ферментативную деятельность организмов (Исидоров, 1999; Мовчан, 2006; Калетина, 2008). Согласно закону Кларка-Вернадского о всеобщем рассеянии химических элементов, ртуть обнаруживается во всех объектах и компонентах окружающей среды. Поэтому некоторые авторы относят ртуть к микроэлементам, в силу ее постоянного поступления в окружающую среду и в живые организмы из природных источников (Ершов и др., 1993; Пурмаль, 1998). Ртуть входит в состав пищевых цепей и способна к экологической магнификации. Наряду с общетоксическим действием ртуть вызывает гонадотоксический, эмбриотоксический, тератогенный и мутагенные эффекты (Янин, 1992; Кузубова и др., 2000). По абсолютному содержанию в растениях ртуть включена в группу металлов очень низкой концентрации (Ильин, 1991).
Поступая в растительные организмы, ртуть накапливается в корнях (до 95%), в тканях находится в виде органических соединений (Зырина, Садовникова, 1985; Ильин, 1985; Артамонов, 1986; Чернавская, 1988). Одним из самых заметных эффектов ртути на растения является ингибирование роста корней и побегов, что обусловлено нарушением апикальных меристем (Иванов и др., 2003; Скугорева, Головко, 2007). Токсичность металла проявляется и в появлении некрозов листовых пластинок, в блокировке водных каналов растений, подавлении движения устьиц (Янг и др., 2004), изменении ультраструктуры фотосинтетических пластид, гормонального статуса и метаболизма (накопление крахмала, антоцианов), усилении старения растений (Гебхард и др., 1990), подавлении репродуктивной функции, интенсификации перекисного окисления липидов и дыхания (Скугорева, Головко, 2008), увеличение активности антиоксидантного фермента — пероксидазы и др. (Скугорева, Головко, 2007). А. Кабата-Пендиас с соав. (1989) отмечают несколько симптомов отравления ртутью растений: задержка ростовых процессов, снижение развития корней или прекращение их роста, нарушение фотосинтеза и как следствие - снижение урожайности. Токсическое действие ртути и ее соединений нередко были отмечены на водные организмы (Чернавская, 1988; Кузубова и др., 2000). Н.М. Чернавская (1988) отмечала токсическое действие ртути на водоросли. Так, при концентрации 0,1 мкг/л органическая ртуть угнетала фотосинтетическую активность, рост и деление клеток водорослей. По мнению автора, водоросли проявляли видовую чувствительность к действию ртути: Dunaliella и Chlamidomonas были более устойчивы и только при концентрации 0,1-1 мкг/л наблюдалось замедление роста, деления и фотосинтетической активности клеток в культуре. Органическое соединение — дифенилмеркур (ДМФ) токсично было для пресноводного фитопланктона и диатомовой водоросли Nitzschia delicatisima Cleve, вызывая угнетение фотосинтеза и снижение роста. Известно и токсическое действие хлорида ртути (HgCl2), которая подавляла биосинтез липидов и хлорофиллов Ankistrodesmus braunii, Euglena gracilis, при этом токсичность металла усиливалась с увеличением длины алкильной цепочки и коррелировала с растворимостью в липидах, вызывая торможение роста и развития растений. Токсическое действие ртути известно и для бактериальных клеток, действуя на сульфгидрильные группы, ингибируя биосинтез и активность энзимов. Следует отметить, что ртуть токсична не для всех организмов, существует множество микроорганизмов различных таксономических групп, использующие элемент для жизнедеятельности (анаэробные, аэробные бактерии, актиномицеты рода Mycobacterium, грибы Aspergillus, Neurospora и др.) и осуществляющие биохимическое метилирование (Леменовский, 1997; Пурмаль, 1998; Исидоров, 1999).
Ртуть для животных и человека считается примесным токсическим микроэлементом, накапливается в печени и в почках. Ртуть обладает высокой нефротоксичностью, приводящей к быстро развивающейся почечной недостаточности (Юрин, 2001). При хроническом отравлении ртутью развивается синдром меркуриализма с нарушением деятельности ЦНС и пищеварительного тракта, дерматозы (меркуриализм кожи). В Японии описано массовое отравление ртутью населения, получившее название «болезнь Минамата» (Ершов и др., 1993; Кузубова и др., 2000). Токсическая доза ртути для человека — 0,4 мг, летальная доза — 150-300 мг (Калетина, 2008).
Таким образом, рассмотренные выше нами тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, никель, являются биогенными и необходимыми для жизнедеятельности и функционирования живых систем, в том числе и для растений. Они входят в состав ферментов, активируют их работу, включаются в обмен веществ. При высоких концентрациях биогенные элементы могут выступать как токсические загрязнители окружающей среды, оказывать различного рода мутации и нарушения на всех уровнях живого. Такие металлы, как ртуть, свинец и кадмий, относящиеся к первому классу опасности, являются наиболее токсическими и губительными для живого, но в силу постоянного поступления не только из источников антропогенного характера, но и природного, отнесены к примесным микроэлементам (Ершов и др., 1993) и содержатся во всех живых организмах в определенных количествах. Из литературы известно, что у живых организмов, в том числе и у растений, существуют свои специфические защитные механизмы на поступление тяжелых металлов: 1) исключение металлов из растения; 2) изоляция элементов в вакуолях и в клеточной стенке; 3) появление металлотолерантных ферментов; 4) участие специфических металлсвязывающих белков — фитохелатинов, сходных с металлотионеинами (МТ); 5) белки теплового шока (БТШ); 6) эндодерма, пояски Каспари и др. (Серегин, Иванов, 1997, 2001; Серегин, 2001; Кузнецов, 2006; Серегин, Кожевникова, 2008). Следует отметить генетические и видовые особенности к аккумуляции металлов, поэтому концентрация одного тяжелого металла может быть токсической и губительной, для других - стимулирующей. В настоящее время в связи с увеличением антропогенной нагрузки на экосистемы, необходимо изучать содержание тяжелых металлов, в том числе и в растительных организмах, для мониторинга загрязнителей в окружающей среде.
Объекты исследования
Тополя имеют большое значение при озеленении и защитном лесоразведении благодаря скорости роста, декоративности, сравнительно малой требовательностью к условиям произрастания, легкости размножения. Их рекомендуют применять для рекультивации нарушенных земель в зоне техногенного воздействия (Красинский, Побединская, 1950; Антипов, 1979; Белова и др., 1983; Баталов и др., 1991).
Ильм приземистый (JJlmns pumila L.; Ulmus L.; Ulmaceae Mirb.) -однодомное листопадное деревце или кустарник 7-16 м высотой с густой округлой кроной, мелкими эллиптически-ланцентными листьями, сверху темно-зелеными, снизу более светлыми. Цветет 3-11 дней в апреле — начале июня. Плод - желтый, крылатый орешек. Плодоносит с 6-7 лет в мае - конце июня. Ареал: Дальний Восток, Восточная Сибирь, Китай, Корея, Япония, Монголия. Растет на песках и галечниках по долинам рек в составе пойменных лесов. Образует редколесье на степных каменистых склонах гор. Засухоустойчив. Солеустойчив. Среднетеневынослив. Газоустойчив. Медонос, источник древесины, лекарственного сырья. Кормовое растение. Рекомендуется в одиночные, групповые, аллейные, бордюрные посадки, для обсадки склонов гор и в массивы. Используется и рекомендуется для озеленения городов (Лоскутов и др., 1985).
Яблоня ягодная {Malus baccata (L.) Borkh., 1803; Malus Miller; Rosaceae Juss.) — однодомное листопадное деревцо или кустарник 3-10 (14) м высотой с низко начинающимися распростертыми ветвями, более или менее шаровидной кроной, пурпурно-бурыми или серо-коричневыми ветвями, эллиптическими, яйцевидными или продолговато-яйцевидными листьями, на верхушке обычно быстро суженные в короткое острие, по краю городчато-пильчатые, с обеих сторон голые (Флора..., 1988). Цветки обоеполые белые, душистые 2,5-4,5 см в диаметре в зонтиковидных соцветиях. Лепестки 10-20 мм дл., продолговато-яйцевидные, вверху слегка опушенные. Гипантий трубчато-колокольчатый, с перетяжкой в верхней части. Чашелистики линейно-ланцентные, с внутренней стороны густо опушенные. Цветет 7-22 дня в начале мая - конце июня (Лоскутов и др., 1985; Деревья..., 2004). Плод — яблочко, 6-10 мм диам., желтый или оранжевый. Плодоносит с 5-7 лет в августе — конце сентября. Ареал: Восточная Сибирь, Дальний Восток, Монголия, Китай. Растет одиночно в лесах, поймах рек, на лесных опушках и полянах. Предпочитает средние по богатству и влажности почвы, но встречается и на бедных. Засухоустойчива. Светолюбива. Газоустойчива. Зимостойка. Данные по солеустойчивости разноречивы (Лоскутов и др., 1985). Медонос, источник древесины и пищевого сырья. Рекомендуется для одиночных, групповых и уличных посадок, живых изгородей и обсадки склонов.
Карагана древовидная (Caragana arborescens Lam.; Caragana Lam.; Fabaceae Lindl.,) - однодомный листопадный кустарник 0,4-3,5 (4) м высотой, с буро-зелеными гранеными побегами с очередными парноперистыми листьями. Цветки обоеполые желтые до 2 см длиной, одиночные, редко в пучках. Цветет 5-24 дня в середине мая - конце июня. Плод — боб. Плодоносит с 2-5 лет в конце июня - конце августа. Ареал: Сибирь, Монголия. Растет под пологом светлохвойных и смешанных лесов, в поймах рек, на скалах, каменных россыпях и степных каменистых склонах гор на сухих бедных почвах. Солеустойчива. Теневынослива. Газоустойчива. Зимостойка. Легко переносит уплотнение почвы, пыль; при повреждении газами быстро восстанавливает листву. Медоносное, лекарственное, техническое и кормовое растение. Рекомендуется в одиночных, групповых посадках, в альпинарии и на склоны. Применяется в озеленении городов (Лоскутов и др., 1985).
Среди травянистых растений для исследования были выбраны два вида (Taraxacum mongolicum, Plantago major), которые встречаются повсеместно на территории города и лесопарковой зоны.
Одуванчик монгольский (Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz, 1907; Taraxacum; Asteraceae или Compositae) - растение с довольно толстым корнем. Листья 5-15 см дл., и 1-4 см шир., светло-зеленые, с редким паутинистым опушением (часто почти голые), обычно перистораздельные, с б. м. вниз отклоненными, часто б. м. зубчатыми по верхнему краю боковыми долями и часто более крупной конечной долей, реже перистолопастные или даже частью цельные, по краю выемчато-зубчатые. Цветоносные стрелки равны по длине листьям или немного длиннее их, под корзинками с довольно обильным рыхлым паутинистым войлочком. Обертки 12-14 мм дл., светло-зеленые; наружные листочки их от яйцевидно-ланцетных до ланцетных, б. м. прилегающие к внутренним листочкам и почти равные им по ширине, в сухом состоянии с хорошо заметным сетчатым жилкованием, по краю с довольно широкой беловатой (иногда розоватой) перепончатой каймой, часто б. м. покрытые рыхловатым паутинистым войлочком, под верхушкой без рожков или с небольшими темно-розовыми рожками; внутренние листочки продолговато-линейные, в 1,5-2 раза длиннее самых длинных наружных листочков, под верхушкой с короткими темно-розовыми, не всегда хорошо выраженными рожками. Цветки светло-желтые, краевые на наружной стороне язычков с розовато-фиолетовыми полосками. Семянки светло-бурые; расширенная часть их около 4 мм дл., с немногими продольными бороздами, в верхней половине покрытая острыми бугорками, ниже почти до основания с более короткими тупыми бугорками. Встречается на лугах, травянистых склонах, галечниках, берегах рек. Ареал: Западная Сибирь, Средняя Сибирь, Восточная Сибирь, Дальний Восток, Монголия, Китай (Флора..., 1997).
Взаимосвязь содержания тяжелых металлов в почве и растениях
Содержание железа в норме для разных растений определено от 20,0 до 300,0 мг/кг сухого вещества (Baker, Chesnin, 1975). Встречаются и данные о среднем содержании железа в листьях растений от 5 до 30 мг/кг воздушно-сухой массы (Лозановская и др., 1998; Садовникова, 2006). ПДК (предельно-допустимая концентрация) железа для древесных растений, как и для трав, не установлена, критической является концентрация 750,0 мг/кг сухого вещества (Baker, Chesnin, 1975 — цит. по Прохоровой и др., 1998).
Содержание железа в P. balsamifera было различным в течение исследуемого периода на площадках 1, 2, 3 2007-2009 гг. (рис. 2). Превышение нормального содержания не наблюдалось (табл. 11). В среднем в условиях города концентрация металла составляла 178 мг/кг сухой массы (п=9, Ыт 120-240, Cv 23%). На площадке 1 содержание железа достигало в среднем 120-223 мг/кг сухой массы, на площадке 2 концентрация металла была выше и составляла в среднем 150-240 мг/кг сухой массы, на площадке 3 содержание железа достигало в среднем 140-210 мг/кг сухой массы. В 2009 году в июле на площадках 2, 3 наблюдалось превышение фонового содержания в 1,5 и 1,1 раза соответственно (Приложение 4). При сравнении годовой динамики было выявлено закономерное снижение содержания железа к 2009 году (табл. 11). Для U. ритйа также было отмечено различие в содержании железа на площадках 1, 2, 3 в течение исследуемого периода 2007-2009 гг. (рис. 3). Превышение нормального содержания не наблюдалось (табл. 11). В среднем в условиях города содержание железа составляло 167 мг/кг сухой массы (и=9, Ыт 85-250, Cv 31%). На площадке 1 концентрация металла достигала в среднем 110-250 мг/кг сухой массы, на площадке 2 — 85-210 мг/кг сухой массы, на площадке 3 — 140-170 мг/кг сухой массы. В 2009 году на площадках 2, 3 наблюдалось превышение фонового содержания в 1,4 и 1,2 раза соответственно (Приложение 4). При сравнении годовой динамики к накоплению железа было отмечено наименьшее содержание в 2009 году, аналогично, как и для P. balsamifera. Содержание железа в М. baccata на площадках 1, 2, 3 2007-2009 гг. было различным, не превышая норму (рис. 4, табл. 11). В среднем в условиях городской среды концентрация металла составляла 195,3 мг/кг сухой массы (п—9, Ыт 160-326, Cv 26%). При сравнении содержания металла на площадках 1, 2, 3 2007-2009 гг. было отмечено повышенное содержание железа на площадке 1, что возможно связано с более высокой антропогенной нагрузкой (Приложение 4). Содержание железа в 2009 году превышало фоновую концентрацию на площадках 2, 3 в 1,2 и 1,5 раза соответственно. При сравнении годовой динамики наименьшая концентрация металла была отмечена в 2009 году, также как для P. balsamifera и U. pumila (табл. 11). Для С. arborescens, аналогично, как и для вышеуказанных древесных видов, отмечено различие в содержании металла на площадках 1, 2, 3 в течение июля 2007-2009 гг. (рис. 5). Превышение нормального содержания не наблюдалось (табл. 11). В среднем концентрация металла составляла 218,9 мг/кг сухой массы (я=8, Ыт 110-300, Cv 28%). На площадке 1, отмечена повышенная концентрация металла, которая в среднем составляла 254-300 мг/кг сухой массы, на площадке 2 — 160-230 мг/кг сухой массы, на площадке 3 - 110-280 мг/кг сухой массы. В 2009 году на площадках 2, 3 наблюдалось превышение фонового содержания в 1,2 и 2,2 раза соответственно (Приложение 4). При сравнении годовой динамики различий в содержании металла в условиях города 2007-2009 гг. не отмечено (табл. 11). Следует отметить, что С. arborescens накапливала больше железа в течение исследуемых лет.
В целом, содержание железа в древесных растениях на площадках 1, 2, 3 было различным и изменялось в течение исследуемого периода 2007-2009 гг. Превышение нормального содержания не отмечено. При сравнении годовой динамики, наименьшее содержание металла наблюдалось в 2009 году, который был более влажным, по сравнению 2007-2008 гг. (рис. 1).
Литературные данные о нормальном содержании меди в растительном материале варьирует: В.Б. Ильин (1991) указывает концентрацию 9,9 мг/кг, 5-30 мг/кг (Лозановская и др., 1998; Садовникова, 2006), в то время как в зарубежной литературе указываются другие показатели, такие как 3,0-40,0 мг/кг (Baker, Chesnin, 1975) и 20,0 мг/кг (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). Довольно неконкретны, на наш взгляд, данные о критических и фитотоксичных концентрациях (150,0 и более 200,0 соответственно) (Baker, Chesnin, 1975; Cottenie et al., 1976; Verloo et al., 1982). ПДК меди для растений составляет- 15,0-20,0 мг/кг сухого вещества (Sauerbeck, 1982).
Содержание меди в течение 2007-2009 гг. практически оставалось без изменений на всех исследуемых площадках, вероятно, это связано с отсутствием источников медного загрязнения и барьерным типом накопления металла в древесных растениях. Содержание меди в Р. balsamifera в условиях городской среды в течение 2007-2009 гг. составляло в среднем 6,4 мг/кг сухой массы (w=9, Ыт 5-8, Cv 18%). При сравнении содержания металла на площадках 1, 2, 3 2007-2009 гг. изменений и различий в содержании меди не выявлено (рис. 2). На площадке 1 концентрация меди в среднем составляла 5-7 мг/кг сухой массы, на площадке 2 — 5-6,5 мг/кг сухой массы, на площадке 3 - 6-8 мг/кг сухой массы. В 2009 году наблюдалось превышение фонового содержания на всех исследуемых площадках в 1,3 и 1,5 раза соответственно (Приложение 4). При сравнении годовой динамики наименьшая концентрация металла отмечена в 2009 году (табл. 11). Содержание меди в U. pumila также не превышало значения ПДК, и накапливалось в течение 2007-2009 гг. на площадках 1, 2, 3 практически без изменений (рис. 3). В среднем концентрация металла 2007-2009 гг. составляла 5,9 мг/кг сухой массы (и=9, Ыт 4-8, Cv 22%). На площадке 1 концентрация металла достигала 4-7 мг/кг сухой массы, на площадке 2 - 5-7 мг/кг сухой массы, на площадке 3 - 5-8 мг/кг сухой массы. Содержание меди в 2009 году в условиях города превышало фоновую концентрацию в 1,7 и 1,3 раза соответственно. При сравнении годовой динамики наименьшее содержание металла отмечено в 2009 г. (табл. 11).
Особенности накопления тяжелых металлов в органах древесных растений
Как установлено проведенными исследованиями, никель слабо аккумулируется древесными растениями и не превышает ПДК. Наименьшая его концентрация отмечена в листьях и составляет в среднем 2-3 мг/кг сухой массы в течение всего исследуемого вегетационного периода. В корнях концентрация металла несколько выше и практически не отличается во всех исследуемых древесных видах. В корнях М. baccata концентрация никеля в условиях городской среды не отличалась от содержания на фоновом участке и составляла в среднем 3-3,3 мг/кг сухой массы; в С. arborescens концентрация металла была выше в 1,5 раза в условиях города и фона. Концентрация никеля в U. pumila составляла в среднем 3-4,0 мг/кг сухой массы и не различалась с содержанием металла на фоновом участке, изменение в течение вегетационного периода не наблюдалось. Для Р. balsamifera в условиях города содержание никеля было несколько выше, чем для других исследуемых видов и составляло в среднем 6-2 мг/кг сухой массы, при этом следует отметить, что содержание металла снижалось к концу вегетации. В условиях фона концентрация никеля не изменялась в течение исследуемого вегетационного периода растения и не превышала 3,3-3,7 мг/кг сухой массы. Концентрация никеля в коре стебля М. baccata в условиях города превышала содержание металла на фоновом участке в 2,2 раза и составляла в среднем 4,3 мг/кг сухой массы. Содержание никеля в С. arborescens в условиях города не превышало ПДК и накапливалось в 1,4 раза выше, чем в условиях фона. Содержание никеля в течение вегетационного периода в U. ритіїа в условиях города снижалось и составляло в среднем 4-0,6 мг/кг сухой массы; в условиях фона содержание металла составляло в среднем 3-4 мг/кг сухой массы. P. balsamifera в условиях фона и города накапливал никель в коре стебля в среднем 3-4 мг/кг сухой массы, при этом концентрация металла практически не изменялась в течение вегетационного периода. В целом, накопление никеля в исследуемых древесных видах не превышало ПДК и не изменялось в течение исследуемого вегетационного периода. Видовой специфики к накоплению металла не отмечено.
Содержание ртути в древесных растениях было выше в листьях, чем в корнях и коре стебля. Видовой специфики к накоплению металла не выявлено. М. baccata в листьях в июле 2009 г. накапливала в условиях города и фона в среднем 0,030 мг/кг сухой массы. В корнях и коре стебля содержание металла было ниже в городе и достигало в среднем 0,013-0,020 мг/кг сухой массы, на фоновом участке — 0,033-0,020 мг/кг сухой массы. С. arborescens в условиях города накапливала ртуть выше, чем М. baccata. В листьях содержание ртути в условиях городской среды составляло в среднем 0,069 мг/кг сухой массы, превышая фоновое значение в 2,3 раза, аналогично это было отмечено и для аккумуляции в корнях и коре стебля. Для ртути было отмечено постепенное увеличение к концу вегетационного периода в U. piimila, P. balsamifera (для М. baccata, С. arborescens исследования за весь вегетационный период не проводились). В U. ритіїа в условиях города концентрация ртути в листьях в среднем составляла 0,026-0,066 мг/кг сухой массы, на фоновом участке концентрация превышала в 1,5 и 1,3 раза соответственно, при этом было отмечено закономерное увеличение концентрации металла к концу вегетационного периода, достигая максимума в августе. Аналогично это было отмечено и для P. balsamifera, где концентрация в листьях достигала максимального количества к концу вегетации в условиях города и фона — 0,098-0,126 мг/кг сухой массы соответственно. В U. pumila содержание металла в условиях города в корнях составляло в среднем 0,021-0,037 мг/кг сухой массы, на фоновом участке концентрация была выше в 2,5 и 1,3 раза соответственно, при этом следует отметить, в условиях антропогенной нагрузки наблюдалось закономерное увеличение ртути к концу вегетации, в условиях фонового участка -снижение, вероятно, это связано с загрязнением в условиях городской среды и аккумулирующей способностью растения. Такая закономерность была отмечена и для накопления в коре стебля, где также в условиях города была повышенная концентрация металла в августе, достигая в среднем 0,046 мг/кг сухой массы, в условиях фона пик приходился на июль — 0,047 мг/кг сухой массы. В P. balsamifera концентрация ртути в корне в условиях города была меньше, чем в условиях фона в 1,8 и 2,1 раза соответственно, накапливаясь в среднем 0,019-0,031 мг/кг сухой массы, и достигая максимальной концентрации к концу вегетации в условиях города и фона. Аналогично это было отмечено и для коры стебля. В условиях города концентрация в среднем достигала 0,015-0,035 мг/кг сухой массы, на фоновом участке содержание достигало 0,009-0,036 мг/кг сухой массы. В целом, концентрация ртути была выше в листьях, чем в корнях и коре стебля, и увеличивалась к концу вегетации.
