Введение к работе
Актуальность исследования. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении ратифицирована Российской Федерацией в 1997 г. (Конвенция…, 1996; О ратификации…, 1997). В рамках выполнения взятых обязательств на основе Постановления Правительства РФ в Брянской области был создан объект по хранению химического оружия и объект по уничтожению химического оружия (объект 1204), расположенные в Почепском районе Брянской области.
В местах расположения объекта по хранению и уничтожению химического оружия в Кировской, Курганской, Пензенской, Саратовской областях, Удмуртской Республике, налажен фоновый и текущий мониторинг за состоянием экосистем в районах опасных объектов (Ашихмина, 2007; Огородникова, 2007; Перевозникова, 2007; Шляхтин, 2007; Дунаева, 2008; Тужилова, 2009) в целях обеспечения экологической безопасности. Представляется особо перспективным и важным организация биомониторинговых исследований лесных экосистем в районе опасных техногенных объектов в Брянской области, расположенных в зоне хвойно-широколиственных лесов европейской части РФ. Один из самых чувствительных компонентов лесных сообществ – живой напочвенный покров, исследования которого достаточно редки и «выпадают» из общей многоуровневой программы мониторинговых и биоиндикационных исследований биоты за исключением единичных работ (Вьюговский, 2010). Этим и определяется актуальность работы.
Наиболее перспективный для биоиндикации возможного химического загрязнения компонент живого напочвенного покрова – мохообразные. Бриофиты обладают высокой чувствительностью к любым стерссовым воздействиям, накапливают токсиканты в побегах, широко распространены, имеют достаточно продолжительный жизненный цикл (Rao, Le Blanc, 1967; Puckett, 1988; Wittig, 1993; Cuny et al., 2001; Марадудин и др., 2001; Речевська, 2002 и др.). В лесах моховой покров выполняет функцию связующего звена между всеми компонентами ценоза, участвует в превращении и передаче энергии (Кошкарева, 1990; Малышева, 1992, 1992 а; Баишева, 2010 и др.). Все это свидетельствует о том, что мохообразные имеют ряд преимуществ перед другими биоиндикаторами. В работе впервые представлены региональные данные мониторинга среды опасных техногенных объектов методом бриоиндикации для оценки состояния лесных экосистем и аналитико-прогностических работ после завершения технологического цикла на объекте по уничтожению химического оружия.
Цель исследования: изучить состояние лесных экосистем методом бриоиндикации при мониторинге территории объекта по хранению и уничтожению химического оружия (на примере Почепского района Брянской области).
Задачи исследования:
1 Определить теоретические и практические подходы к осуществлению мониторинга лесных экосистем в районе объекта по хранению химического оружия с использованием мохового покрова.
2 Проанализировать изменение биотических показателей синузий мхов с учетом факторов естественного происхождения.
3 Оценить валовое содержание элементов группы тяжелых металлов, накопительной и поглотительной возможности по отношению к токсикантам компонентов мохового покрова лесных экосистем района объектов, установить биоиндикаторы.
4 Определить биоиндикационные признаки мохообразных в отношении их продукции и морфологических характеристик.
5 Установить современное состояние лесных экосистем по живому напочвенному покрову.
Объекты и объем исследования. Объект исследования – мохообразные как компонент живого напочвенного покрова лесных экосистем района объекта по хранению и уничтожению химического оружия. Для достижения цели было выполнено 200 геоботанических описаний в течение 2006-2011 гг., обработано 1230 проб. Исследованы пробные площадки (ПП) в лесных экосистемах на площади 100 га.
Основные положения, выносимые на защиту:
1 Динамика валового содержания группы тяжелых металлов, радионуклидов в моховом покрове в зависимости от расстояния до объекта хранения и объекта уничтожения химического оружия.
2 Коэффициенты накопления (Кн) элементов группы тяжелых металлов, оценивающие биодоступность химических соединений для растений, – информативный показатель в бриоиндикации. Лучшие накопители элементов группы тяжелых металлов – сфагновые мхи.
3 Данные о динамике видового состава, проективного покрытия синузий мохообразных, продукции и структурных изменениях видов мохообразных в зависимости от расстояния до объекта хранения и уничтожения химического оружия.
4 Рекомендации по использованию мохового покрова для фиторемедиационных целей.
Научная новизна и теоретическая значимость работы.
1 Выявлен видовой и количественный состав эпифитного и живого напочвенного покрова (мохообразные) лесных экосистем района объекта по хранению и уничтожению химического оружия.
2 Установлена валовая концентрация 12 элементов группы тяжелых металлов для отдельных бриофитов и в смешанных пробах.
3 Исследованы особенности биологического накопления по отношению к отдельным химическим элементам группы тяжелых металлов для мохообразных и определены виды-биоиндикаторы.
4 На региональной основе установлены показатели продукции мохообразных, структурных изменений бриоиндикаторов.
5 Разработаны предложения по использованию мхов для биоиндикационных и фиторемедиационных целей.
Практическая значимость и научная ценность работы. Разработанная система оценки состояния живого напочвенного покрова лесов в биомониторинге позволит достоверно провести оценку загрязнения территорий в местах уничтожения химического оружия. Коэффициенты накопления и поглощения – основные биоиндикационные показатели для мониторинга состояния лесных экосистем района объекта по хранению и уничтожению химического оружия. В условиях мониторинга лесных экосистем района исследования показана эффективная накопительная способность мохового покрова, рекомендации представлены специалистам Росприроднадзора, Росгидромета. Результаты исследований – основа для экомониторинга по оценке отдаленных последствий антропогенной трансформации экосистем района расположения объекта по хранению и уничтожению химического оружия.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно разработана программа исследований, проведено эколого-лесоведческое обследование ключевых точек района исследования. Статьи, научные доклады подготовлены самостоятельно и в соавторстве. Доля личного участия от 50 до 100 %.
Связь с научными программами. Биомониторинговые исследования состояния лесных экосистем района опасных техногенных объектов проводилось в соответствии с планом НИЛ лаборатории «Мониторинга сред обитания» Брянского госуниверситета по программе «Разработка региональных основ биомониторинга», также комплексом мероприятий Федеральной целевой программы «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации» по экомониторингу районов объектов по утилизации химического оружия, областной целевой программой охраны окружающей среды Брянской области (2006-2010), долгосрочной целевой программой охраны окружающей природной среды Брянской области (2011-2015).
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (Брянск, 2006, 2008 г.), «Экологическая безопасность региона» (Брянск, 2008 г. и Брянск, 2009 г.), «Российско-Украинско-Белорусское пограничье: 25-летие экологических и социально-педагогических проблем в постчернобыльский период (Новозыбков, 2011 г.), Всероссийских конференциях – «Социально-экологические проблемы малого города» (Балашов, 9-10 октября 2008 г.).
Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследований используются при проведении курсов лекционных и лабораторных занятий в ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет», ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия» по экологии растений, биоиндикации, общей геоботанике, радиационной экологии, а также в средних школах и лицеях Брянской области. Показатели бриоиндикаторов применяются в оценке состояния пробных площадок на реперных точках в работе регионального центра контроля и экологического мониторинга среды (РЦКиЭМ) по Брянской области и Управлением лесами Брянской области (Акт о внедрении).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 работы в журналах, рекомендованных Перечнем …. ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 204 страницах компьютерного текста и включает общую характеристику работы, 5 глав, выводы, библиографический список и 4 приложения. Основной текст диссертации изложен на 170 страницах, приложения – на 35 страницах. Список используемых литературных источников насчитывает 369 наименований, в том числе 80 – на иностранных языках. Текст иллюстрируют 38 таблиц и 18 рисунков.
