сборник статей

Московский педагогический государственный университет
Географический факультет
Труды четвертой международной
научно-практической конференции молодых
ученых
«Индикация состояния окружающей среды:
теория, практика, образование»
16-18 апреля 2015 года
Москва, 2015
УДК 504(082)
ББК 20.1я43 И60
Труды четвертой международной научно-практической конференции молодых
ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование»,
16-18 апреля 2015 года: сборник статей. - М.: Буки-Веди. - 157 с.
Организатор конференции:
Московский государственный педагогический университет
Географический факультет
Оргкомитет конференции:
Председатель оргкомитета: проф. д.г.н. А.В.Чернов
Сопредседатель оргкомитета: к.г.н. Е.А. Фураев
Члены оргкомитета:
к.б.н., доц. М.И. Скрипникова
к.г.н., доц. Е.В. Филатова
Ответственный секретарь: С.Д. Иванов
Рецензент: к.г.н. А.Ю. Ежов
ISBN 978-5-4465-0644-6
В сборник вошли статьи и тезисы докладов участников конференции.
Издание рассчитано на научных работников, преподавателей, аспирантов, студентов
учебных заведений, а также широкий круг читателей, интересующихся проблемами экологии и биоиндикации окружающей среды.
За содержание фактического материала отвечают авторы. Точка зрения авторов может не
совпадать с точкой зрения оргкомитета.
ISBN 978-5-4465-0644-6
© Коллектив авторов, 2015
© Географический факультет МПГУ, 2015
Данное издание распространяется на условиях лицензии
Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0).
Сайт конференции:
http://geochemland.ru/indconf2015
Труды четвертой международной конференции
3
Оглавление
Предисловие
7
Современные методы индикации состояния окружающей среды
Бойко Е.В., Ленивко С.М. Качественные ответные реакции дигаплоидных линий пшеницы
при прорастании семян в условиях действия экзогенного фактора . . . . . . . . . . . . .
Болотов С.Э., Мухортова О.В., Крылов А.В. Экологическая индикация изменений гидробиологического режима устьевой области малого притока равнинного водохранилища в
условиях погодно-климатических аномалий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Воробьева О.В., Гершкович Д.М., Исакова Е.Ф. Влияние низкоинтенсивных воздействий на
ракообразных в лабораторных условиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Галстян Г.С., Сфика Л. Долгосрочные изменения температуры на территории Армении по
результатам современного непараметрического метода в контексте изменения климата
Кравец М.А., Кутлахмедов Ю. А. Реконструкция параметров экосистемы по данным мониторинга и моделирования на примере Дидоровского каскада прудов НПП «Голосеевский» (г.Киев) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Кулагин А.А., Николаева В.В. О сроках наступления фенологических фаз тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) в условиях антропогенного загрязнения на территории г.
Уфа (Республика Башкортостан) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Маринина А.А. Сравнение качества среды малого города и районного поселка в тюменской
области на основе анализа флуктуирующей ассиметрии . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Мякишков К.А., Пашина Е.А., Крупнова Т.Г., Машкова И.В. Использование модуля «GRAPHS»
для выявления индикаторных параметров лужанки обыкновенной (Viviparus Viviparus)
Олькова А.С., Фокина А.И., Лялина Е.И. Влияние специфических органических соединений
на степень токсичности тяжелых металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Панкова Е.С., Сафронова Д.В., Бродский А.К. Структура сообществ макрозообентоса как индикатор состояния литорали эстуария реки Невы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Петрашова Д.А., Пожарская В.В., Завадская Т.С., Муравьев С.В., Белишева Н.К. Биоиндикация
генотоксических эффектов природных источников ионизирующей радиации на основе микроядерного теста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Проскурина А.И., Гараев Д.Р., Крупнова Т.Г., Машкова И.В. Канонический анализ биоразнообразия макрофитов в оценке качества воды озер Ильменское и Аргаяш . . . . . . . . . .
Русова Н.И. Автоматизированный способ вычисления индекса сапробности для определения класса качества поверхностных вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Савицкая К.Л. Новый подход к оценке экологического состояния малых рек по макрофитам
Шагидуллин А.Р., Грачева Н.Н., Зарипова А.А., Гилязова А.Ф., Сизов А.Н. Индикация негативного воздействия промышленных выбросов крупных городов Республики Татарстан
с использованием сводных баз данных параметров выбросов вредных веществ . . . . .
9
Индикация состояния окружающей среды и геоинформационные технологии
Евсюков А.А. Методика оперативной оценки масштабов затопления на основе цифровой
модели рельефа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тимошенко О.Д., Литус К.Е., Машкова И.В., Крупнова Т.Г. Биоиндикация качества воды озера
ильменское по биоразнообразию фитопланктонного сообщества . . . . . . . . . . . . . .
Широков Р.С., Широкова В.А., Озерова Н.А., Собисевич А.В., Романова О.С., Снытко В.А. Гидроэкологические исследования Верхневолжского отрезка водного пути «Из варяг в греки»
9
13
16
20
25
29
32
34
38
41
45
48
53
57
60
63
63
67
71
Результаты индикационных и эколого-геохимических исследований
75
Антипирович Ю.Ф. Современное состояние проблемы обращения с отходами производства
в республике Беларусь. Геоэкологическая оценка и проблемы рационального обращения с отходами производства в Минской области республики Беларусь. . . . . . . . . . 75
Аскаров Айб.Д., Кулагин А.А. Анализ защитных свойств древесно-кустарниковых насаждений г. Уфы при действии радиации в течение календарного года . . . . . . . . . . . . . 79
Буковский М.Е., Колкова К.С., Суровикина И.В. Изменение концентрации основных загрязняющих веществ в водах реки Битюг в пределах Тамбовской области . . . . . . . . . . . . 83
Гой В., Свобода К., Сергеев Н., Чиченев С. Мониторинг почв в муниципальном районе «Рязанский» г. Москвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Даваева Ц.Д., Пумбулу Ф., Картаев Б.Ю., Сангаджиева О.С. Особенности микроэлементного
состава бугров Бэра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4
Индикация состояния окружающей среды
Долганов Ю.В. Вариативность показателей эколого-геохимического состояния на примере
вод Путяевских прудов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Есипенок А.Ю. Индикация качества придонного слоя воды реки Кудьма Нижегородской
области на основе видовой структуры макрозообентоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Жакупова Ш.Б., Колбин В.В., Брайт Ю.Ю., Жаскайрат Д.Ж. Особенности элементного состава
волос детей Восточно-Казахстанской области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Кольцова Т.Г., Сунгатуллина Л.М., Григорьян Б.Р., Андреева А.А. Интегральная оценка агроэкологического состояния выщелоченного чернозема при разной степени агрогенного
воздействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Лебедев Я.О. Изменение содержания тяжелых металлов в почвах в результате антропогенного воздействия в центральной части Cусунайской долины (о. Сахалин) . . . . . . . . . . 106
Миннеханова Л.Ф., Аринина А.В. Оценка средообразующей роли грача Corvus Frugilegus,
Linnaeus, 1758 экологическими шкалами и биотестом с помощью проростков . . . . . . 109
Никитина И.А. Оценка фонового уровня химических элементов в рыбах водно-болотного
угодья «Озеро Болонь» Нижнего Амура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Новиков С.Г. Оценка загрязнения тяжелыми металлами почв города Кондопога . . . . . . . . 117
Нутфуллина В.Х., Кострюкова А.М. Оценка биоразнообразия фитопланктонного сообщества
озера Ильменское (Ильменский государственный заповедник) . . . . . . . . . . . . . . . 121
Перхулов Д.О., Якунин Р.В. Использование метода лазерной дифракции для определения
степени эллювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля . . . . . . 123
Румянцев И.В., Дунаев А.М., Фронтасьева М.В., Агапова И.Б Oценка качества окружающей
среды Ивановской области методами бриомониторинга и флуктуирующей асимметрии 126
Сангаджиева О.С., Даваева Ц.Д., Гогаева Б.В., Консаго С.В. Особенности физико-химического
состояния почв в условиях нефтяного загрязнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Сидорова В.П. Оценка фитотоксичности городских почвогрунтов методом биотестирования . 134
Симонова З.А., Иванова И.М., Лункин С.Ю., Чемаркин Д.А. Экологическая оценка состояния
городской среды с использованием древесных растений в качестве биоиндикаторов . . 137
Султанова Д.М., Чередниченко В.С. Химизм осадков на территории Республики Казахстан . . 140
Суппес Н.Е. Индикаторные особенности инфузорий и сапробность обследованных водных
объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Хакимова А.А., Амирова З.К., Саитова Л.Р., Кулагин А.А. Диоксины и полихлорированные
бифенилы в хвое сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Хасанова Р.Ф., Биктимерова Г.Я. Представители семейства Сhenopodiaceae как индикаторы
засоленности почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Широков М.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю. Использование методов биоиндикации при
оценке воздействия нефтегазодобычи на территорию Берегового НГКМ . . . . . . . . . 154
Труды четвертой международной конференции
5
Contents
Introduction
7
Modern Methods of Environment Status Indication
Bojiko E.V., Lenivko S.M. Qualitative Response to Doubled Haploid Lines of Wheat During
Germination of Seeds in Terms of the Exogenous Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bolotov S.E., Mukhortova O.V., Krylov A.V. The Ecological Indication of the Changes of
Hydrobiological Regime in Mouth Area of Small Tributary of Flatland Reservoir in Condition
of Weather and Climate Anomalies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vorobyeva O.V., Gershkovich D.M., Isakova E.F. The Influence of Low-intensity Factors on Crustacions
in Laboratory Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galstyan H.S., Sfica L. Long Term Variability of Temperature Within the Framework of Modern non
Parametric Test Results in the Context of Climate Change in Armenia . . . . . . . . . . . . . .
Kravets M.A., Kutlahmedov Yu.A. Reconstruction of the Ecosystem Monitoring Data and Modeling
the Example Didorovskiy Cascade of Ponds NPP Goloseevsky (Kiev) . . . . . . . . . . . . . . .
Kulagin A.A., Nikolaeva V.V. Dates of the Onset of Phenological Phases by Balsam Poplar (Populus
balsamifera L.) in Conditions of Anthropogenic Pollution in the City of Ufa (the Republic of
Bashkortostan) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Marinina A. A. Comparison of Quality of the Environment of a Town and District the Village in the
Tyumen Region on Base Analysis the Fluctuating Asymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Myakishkov K.A., Pashina E.A., Krupnova T. G., Mashkova I. V. Using the Module «GRAPHS» for the
Detection of Indicator Parameters of Viviparus Viviparus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Olkova A.S., Fokina A.I., Lyalina E.I. Effect of Specific Organic Compounds on the Toxicity of Heavy
Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pankova E.S., Safronova D.V., Brodsky A.K. Community Structure of Macrozoobenthos as an Indicator
of the Neva River Estuary Littoral State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Petrashova D.A., Pozharskaya V.V., Zavadskaya T.S., Murav’ev S.V., Belisheva N.K. Bioindication of the
Genotoxic Effects of Ionizing Radiation Based on Micronucleus Test . . . . . . . . . . . . . . .
Proskurina A.I, Garaev D.R., Krupnova T. G., Mashkova I. V. Canonical Analysis of the Biodiversity
of Macrophytes on Water Quality Assessment of Lake Ilmenskoe and Arhayash Lake . . . . .
Rusova N.I. Automated Method for Calculation the Index Saprobity for Certain Classes of Surface
Water Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Savitskaya K.L. A New Approach for Ecological Status Assessment of Small Rivers Using Macrophytes
Shagidullin A.R., Gracheva N.N., Zaripova A.A., Gilyazova A.F., Sizov A.N. The Industrial Emissions
Negative Impact of the Large Cities of the Tatarstan Republic Indication Using Consolidated
Databases of Pollution Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
9
13
16
20
25
29
32
34
38
41
45
48
53
57
60
Environment Status Indication and Geoinformational Technologies
63
Evsyukov A.A. The Technique of Rapid Assessment of the Flooding Extent with Using the Digital
Elevation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Timoshenko O. D., Litus K. E., Mashkova I. V., Krupnova T. G. Bioindication of Water Quality of Lake
Ilmenskoe on Biodiversity of the Phytoplankton Community . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Shirokov R.S., Shirokova V.A., Ozerova N.A., Sobisevich A.V., Romanova O.S., Snytko V.A. Hydrological
and Ecological Study on Upper Volga’s Segment of the Waterway «From the Varangians to
the Greeks» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Results of Indicative, Ecological and Geochemical Research
Antipirovich Y.F. Present State of the Problem of Waste Production in Belarus. Geoecological
Estimation and the Problems of Waste Production’s Management in the Minsk Region of Belarus
Askarov Ayb.D., KulaginA.A. Analysis of Protective Properties of Tree and Shrubbery Plantings in
Ufa Under the Influence of Radiation Within a Year . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bukovskiy M.E., Kolkova K.S., Surovikina I.V. The Change of Main Polluting Substances Concentration
in the Bitug’s River in the Scope of the Tambov Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ghoi V., Svoboda K., Sergeev N., Chichenev S. Soil monitoring in municipal district «Ryazanskiy»,
Moscow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Davaeva Sh.D., Pumbulu F., Kartaev B.U., Sangadgieva O.S. Features of Microelemental Composition
of Bumps Baer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dolganov U.V. Variability of indicators of ecological and geochemical state as an example Putyaevskii
ponds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
75
79
83
86
90
93
6
Индикация состояния окружающей среды
Esipenok A.Yu. Indication of the Quality of the Bottom Layer Water of Kudma River (Nizhegorodski
Region) on the Base of Species Structure of Macrozoobenthos . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zhakupova Sh.B., Kolbin V.V., Brait Y.Y., Zhaskairat D.Zh. Specific Features of Elemental Composition
of the Hair of Children in the East Kazakhstan Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Koltsova T.G., Sungatullina L.M., Grigoryan B.R., Andreeva A.A. Integral Evaluation of the
Agroecological State of a Leached Chernozem at Different Degree of the Agrogenic Influence .
Lebedev Ya.O. Anthropogenic changing of heavy metals concentration in soils of central part
Susunay valley Sakhalin island . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Minnehanova L.F., Arinina A.V. Estimation of the Ecological Role of the Rook Corvus Frugilegus,
Linnaeus, 1758 Ecological Scales and Bioassay Using Seedlings . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nikitina Ir.A. Assessment of the Background Level of the Chemical Elements in Fishes of Wetlands
«Lake Bolon» of the Lower Amur River . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Novikov S.G. Assessment of Heavy Metal Contamination of Urban Soils in Kondopoga . . . . . . . .
Nutfullina V.X., Kostrukova A.M. Assessment of Biodiversity Phytoplankton Community of Lake
Ilmenskoe (Ilmensky National Park) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perhulov D.O., Yakunin R.B. The use of laser diffraction method to determine the degree of eluvialilluvial differentiation of the soil profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Rumyantsev I.V., Dunaev A.M., Frontasyeva M.V., Agapova I. B. Environmental Quality Assessment
in Ivanovo Region by Biomonitoring and Fluctuating Asymmetry Methods . . . . . . . . . . .
Sangadgieva O.S., Davaeva Sh.D., Gogaeva B.L., Konsago S.W. Features Physico-chemical State of Soils
in Conditions Oil Pollution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sidorova V.P. Phytotoxicity Assessme of Urban Soils Bioassay Methods . . . . . . . . . . . . . . . . .
Simonova Z.A., Ivanova I.M., Lunkin S.U., Chemarkin D.A. Ecological Assessment of Urban
Environment Using Trees as Bioindicators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sultanova D.M., Cherednichenko V.S. Chemistry of Precipitation on the Territory of the Republic of
Kazakhstan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Suppes N. E. Indicator Features of Ciliates and Supranote Surveyed Water Bodies . . . . . . . . . . .
Khakimova A.A., Amirova Z.K., Saitova L.R., Kulagin A.A. Dioxins and PCB in the Needles Pinus
sylvestris L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Khasanova R.F., Biktimerova G.Ya. Representatives of Chenopodiaceae Family as Indicators of Saline
Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Shirokov M.Y., Opekunova M.G., Kukushkin S.Y. Using Bioindication Methods for Assesing of the
Impact of Oil and Gas Extraction on the Territory of Beregovoye Oil and Gas Field . . . . . . .
96
99
102
106
109
112
117
121
123
126
131
134
137
140
144
148
151
154
Труды четвертой международной конференции
7
Предисловие
Среди первостепенных вопросов актуальной повестки современной науки важное место занимают вопросы исследования функционирования экосистем, методов исследования протекающих в
них процессах и роли антропогенного воздействия в изменении различных геосфер Земли, ландшафтов их отдельных компонентов.
Широкое осознание опасности глобального экологического кризиса, ставящего под вопрос
сам факт существования человечества, пришло после прошедшей в 1972 года в Стокгольме «Конференция ООН по проблемам окружающей человека среды», на которой были поставлены вопросы
исчерпаемости ресурсов, необходимости их рационального использования, перенаселения, опустынивания, загрязнения окружающей человека среды и ее глобальных изменений. Актуализация
перечисленного круга вопросов была продолжена в рамках серии международных конференций и
саммитов, наиболее значимые из которых прошли в 1992 и 2012 годах.
Вместе с тем поднятые темы и принимаемые на этих форумах решения подчас носили
декларативный и популистский характер.
Несмотря на пришедшее понимание широкой общественностью опасностей стоящей перед
человечеством, большинство решений и мер, озвученных в рамках подобных мероприятий, остались
лишь декларациями, не были воплощены на практике и не позволили изменить ситуацию, сложившуюся в области сохранения природных экосистем и устранения негативного воздействия человека
на окружающую среду. Причина этого очевидно кроется как в особенностях доминирующего хищнического либерально-рыночного подхода к хозяйствованию, так и в недостаточной результативности
научно-исследовательской и просветительской деятельности.
В результате многолетней работы серьезных научных коллективов были выявлены лишь
общие закономерности функционирования биогеосистем, физические и химические параметры их
компонентов и характер антропогенного воздействием на них. Частные проявления тех или иных
процессов, их конкретная реализация на региональном и локальном уровнях, подчас существенно
отличающаяся от глобальных тенденций и общих закономерностей.
Конференция «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование»,
организуемая на базе кафедры геологии и геохимии ландшафта Московского педагогического университета призвана внести свой вклад в развитие фундаментальных знаний и научно прикладных
аспектов в области экологического нормирования, охраны окружающей среды, оценки биологического разнообразия, геохимии ландшафтов, почвоведения и физической географии. Материалы,
представленные в сборнике, отражают широкую географию участников и регионов, в которых проводились детальных экологических исследований, разнообразие методических подходов и научных
школ. Многие данные, представленные в работах участников конференции, получены на стыке
наук и научных направлений, а также являются результатами кооперации между представителями
различных научных, общественных, сельскохозяйственных и промышленных предприятий.
Настоящий сборник материалов конференции состоит из трех частей. В первой части «Современные методы индикации состояния окружающей среды» представлены сообщения о результатах
использования традиционных и новых методах экологических исследований и экологического
мониторинга: биоиндикационный, биохимический, физиологический, геохимический и ряд других.
Эти методы применялись на разнообразных природных объектах для целей установления экологических параметров геосистем и их отдельных компонентов.
Вторая часть сборника «Индикация состояния окружающей среды и геоинформационные
технологии» отражает новейшие информационные подходы к получению, анализу и презентации
научных данных. Третья часть сборника «Результаты индикационных и эколого-геохимических исследований» объединяет сообщения о современном состоянии природных и антропогенно измененных биогеосистем различного ранга и протекающих в них процессах обмена веществом и энергией, а
также диагностированных изменениях в результате хозяйственной деятельности человека. Отдельно
следует отметить, что большинство работ были проведены молодыми исследователями и учеными,
реализовывались без значительных финансовых и технических затрат и носят выраженный прикладной характер. Многие материалы, безусловно, заслуживают рассмотрения не только в научной среде,
но широкого обсуждения общественностью.
Оргкомитет Конференции выражает искреннюю признательность всем авторам за интересные
работы и ценные результаты, преданность идеям научного поиска и защиты окружающей среды.
Сопредседатель оргкомитета, заведующий кафедрой
Геологии и геохимии ландшафта
Географического факультета МПГУ,
к.г.н. Е.А. Фураев
8
Индикация состояния окружающей среды
Труды четвертой международной конференции
9
Современные методы индикации состояния окружающей среды
КАЧЕСТВЕННЫЕ ОТВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ ДИГАПЛОИДНЫХ ЛИНИЙ
ПШЕНИЦЫ ПРИ ПРОРАСТАНИИ СЕМЯН В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ
ЭКЗОГЕННОГО ФАКТОРА
Бойко Е.В., Ленивко С.М.
Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина, Брест, Беларусь
lenivko@brsu.brest.by
Работа явилась продолжением проводимых нами исследований по разработке
растительной тест-ситемы на основе дигаплоидных линий пшеницы (Triticum
aestivum L.) Показано, что дигаплоидные линии, имеющие сходные электрофоретические спектры глиадинов, проявляют большую однотипность ответных реакций на воздействие различными концентрациями тестируемого соединения.
В целом, несмотря на генотипические различия дигаплоидных линий пшеницы,
их качественные ответные реакции (энергия прорастания и лабораторная всхожесть) позволяют определить направленность действия экзогенного фактора.
Ключевые слова: дигаплоидные линии пшеницы, лабораторная всхожесть
семян
Настоящая работа явилась продолжением
проводимых нами исследований по разработке
растительной тест-ситемы на основе дигаплоидных линий мягкой яровой пшеницы [1]. Цель этапа заключалась в выборе условий, позволяющих
достоверно оценить биологическую активность
тестируемого соединения по качественным ответным реакциям дигаплоидных линий Triticum
aestivum L. из генетической коллекции кафедры
зоологии и генетики БрГУ имени А.С. Пушкина.
Широко распространенным способом
оценки биологической активности веществ,
обладающих стимулирующей рост активностью, является метод проростков в различных
модификациях [2]. Основным достоинством
данного метода является экспрессивность: время
проведения эксперимента составляет от 3 до 9
дней. Для тестирования по методу проростков
семена культуры обрабатывают раствором исследуемого вещества, а затем помещают в термостат
для прорастания. По окончании проведенного
эксперимента проводят учет выбранного тестпараметра. На основании сравнения величин
тест-параметра в контрольном варианте (без
обработки) и в варианте с обработкой делают вывод о положительном или негативном действии
исследуемого вещества. Самым существенным
и дискуссионным моментом при использовании метода проростков является выбор тестпараметра, поскольку неоднозначным может
быть проявление ответных реакций различных
морфофизиологических параметров на воздействие одной и той же концентрации тестируемого вещества.
Качественными параметрами оценки биологической активности веществ являются показатели энергии прорастания и всхожести семян.
Зачастую эти показатели оказываются менее чув-
ствительными параметрами при фитотестировании веществ, чем количественные [3]. Однако
исключение их из тестирования было бы нецелесообразным, поскольку они являются важными характеристиками посевных качеств семян и
используются в сельскохозяйственном производстве. Кроме того, в экспериментах по выявлению
особенностей регуляторного действия стероидных гликозидов на начальный рост культурных
злаков показано, что энергия прорастания и всхожесть семян при обработке этими соединениями
изменялись не всегда одинаково, хотя, казалось
бы, что эти процессы сходны [4]. Регистрация
тест-отклика по энергии прорастания и всхожести семян позволила авторам вскрыть причину
неоднозначной ответной реакции этих показателей на обработку стероидными гликозидами,
связав ее с их эндогенным содержанием и метаболизмом при прорастании. В связи с тем, что тестируемое нами соединение А является новыми
и уровень его физиологической активности пока
не определен, целесообразным, на наш взгляд,
является использование комплексного подхода,
основанного на анализе как качественных, так и
количественных параметров.
Перед началом экспериментов отбирали
однородные по размеру семена без внешних признаков заболеваний и повреждений. Необходимый диапазон экспериментальных концентраций получали путем 10-кратного разбавления
приготовленного 0,1 ммоль/л исходного водного раствора соединения А. Контролем служила дистиллированная вода. Подготовку семян
к проращиванию в рулонах с использованием
фильтровальной бумаги осуществляли по ГОСТ
12038-84 [5]. Рекомендуемым способом обработки семян по методу проростков [2] является их
замачивание в растворе тестируемого вещества в
10
Индикация состояния окружающей среды
течение 12 часов. Однако, в наших эксперимен- ные реакции позволяют определить направлентах, мы посчитали необходимым изменить спо- ность действия экзогенного фактора.
соб обработки семян на 24 часа с последующим
проращиванием в дистиллированной воде в пер- Список литературы
вом варианте и проращивание в водном растворе соединения А в течение всего эксперимента 1. Бойко Е.В. Дигаплоидные линии пшеницы
в качестве объектов биотестирования / Труво втором варианте. Возможно, выбранный нами
ды второй междунар. науч. конф. молодых
подход позволит более объективно оценить влиученых «Индикация состояния окружающей
яние исследуемых концентраций соединения А
среды: теория, практика, образование». М.,
на начальные стадии развития растений. Рулоны
2013. – С. 16-19.
помещали в сосуды объемом 400 мл. Проращи2.
Минеев В.Г., Ремпе Е.Х., Воронина Л.П. Биовали семена при постоянной температуре 200°С.
тест для определения экологических последВо всех вариантах опыта повторность была 3-х
ствий применения химических средств закратной. Учет энергии прорастания и всхожести
щиты растений / Докл. РАСХН, № 3, 1992.
семян проводили соответственно на 3-е и 7-е сутС. 5-9.
ки эксперимента.
3.
Терехова В.А. и др. Экотоксикологическая
Полученные результаты в вариантах опыоценка повышенного содержания фосфора в
тов представлены в таблицах 1-4.
почвогрунте по тест-реакциям растений на
Полученные данные в двух вариантах опыразных стадиях развития / Пробл. агрохим. и
та по энергии прорастания семян дигаплоидных
экологии, № 3, 2009. – С. 21-26.
линий мягкой пшеницы показали, что семена
линий Dh 65-32 и Dh 67-16 в ответ на воздействие 4. Шуканов В.П., Волынец А.П., Полянская С.Н.
Гормональная активность стероидных глико0,01 и 0,001 ммоль/л концентрациями соединения
зидов растений. Мн.: Беларус. навука, 2012. –
А прорастают быстрее по сравнению с контролем
244 с.
от 101 до 115 % в зависимости от варианта опыта. Дигаплоидная линия Dh 38-2, показавшая в 5. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести: ГОСТ 12038-84.
первом варианте эксперимента некоторое снижеВвед. 01.07.86. – М.: Межгосударственный
ние энергии прорастания семян от данных констандарт. Группа С09, 1986. – 29 с.
троля под действием концентраций 0,01 и 0,001
ммоль/л, во втором варианте проявила сходную
с другими линиями ответную реакцию – отклонения от контроля составили 108 и 111 %. Снижение ответных реакций по энергии прорастания
семян наблюдалось у всех дигаплоидных линий
при воздействии 0,1 ммоль/л концентрацией соединения А, как в первом, так и во втором вариантах эксперимента. Наибольшее достоверное
отклонение от данных контроля (82 %) наблюдалось у линии Dh 38-2. Исследование способности семян всех дигаплоидных линий образовывать нормально развитые проростки на 7-е сутки эксперимента показало, что соединение А в
концентрации 0,1 ммоль/л оказывает достоверное ингибирующее действие при 24-часовой обработке семян по сравнению с контролем при 5%ном уровне значимости, и снижает данные по
лабораторной всхожести при их проращивании
в водном растворе соединения А в течение всего эксперимента. При снижении концентрации
соединения А наблюдается повышение способности семян к прорастанию.
На основании полученных результатов
можно сделать вывод о том, что дигаплоидные
линии Dh 65-32 и Dh 67-16, характеризующиеся сходными электрофоретическими спектрами
глиадинов, проявляют большую однотипность
ответных реакций на воздействие различными
концентрациями соединения А. В целом, несмотря на генотипические различия дигаплоидных
линий мягкой пшеницы, их качественные ответ-
Труды четвертой международной конференции
11
Таблица 1. Влияние соединения А на энергию прорастания (ЭП) семян пшеницы в первом варианте
эксперимента. ОК — отклонение от контроля.
Генотип
Контроль
ЭП, %
0,1
ОК, %
Концентрация, ммоль/л
0,01
ЭП, %
ОК, %
Dh 38-2
88,0±3,2
72,0±4,5
82*
80,0±4,0
91
Dh 65-32
85,0±3,6
80,0±4,0
94
86,0±3,5
101
78,0±4,1
70,0±4,6
90
80,0±4,0
103
Dh 67-16
Примечание – * достоверно по отношению к контролю при Р ≤ 0,05.
ЭП, %
0,001
86,0±3,5
88,0±3,2
82,0±3,8
ОК, %
98
104
105
Таблица 2. Влияние соединения А на энергию прорастания семян пшеницы во втором варианте
эксперимента. ОК — отклонение от контроля.
Генотип
Контроль
ЭП, %
Dh 38-2
Dh 65-32
Dh 67-16
74,0±4,4
52,0±5,0
52,0±5,0
0,1
73,0±4,4
47,0±5,0
48,0±5,0
ОК, %
99
90
92
Концентрация, ммоль/л
0,01
ЭП, %
ОК, %
80,0±4,0
54,0±5,0
55,0±5,0
108
104
106
ЭП, %
0,001
82,0±3,8
59,0±4,9
60,0±4,9
ОК, %
111
113
115
Таблица 3. Влияние соединения А на лабораторную всхожесть (ЛВ) семян мягкой пшеницы в первом
варианте эксперимента. ОК — отклонение от контроля.
Генотип
Контроль
ЭП, %
0,1
ОК, %
Концентрация, ммоль/л
0,01
ЭП, %
ОК, %
Dh 38-2
93,0±2,6
73,0±4,4
78*
86,0±3,5
92
Dh 65-32
96,0±2,0
83,0±3,8
86*
90,0±3,0
94
Dh 67-16
97,0±1,7
80,0±4,0
82*
90,0±3,0
93
Примечание – * достоверно по отношению к контролю при Р ≤ 0,05
ЭП, %
0,001
90,0±3,0
96,0±2,0
97,0±1,7
ОК, %
97
100
100
Таблица 4. Влияние соединения А на лабораторную всхожесть семян мягкой пшеницы во втором
варианте эксперимента. ОК — отклонение от контроля.
Генотип
Контроль
ЭП, %
Dh 38-2
Dh 65-32
Dh 67-16
84,0±3,7
76,0±4,3
78,0±4,1
80,0±4,0
72,0±4,5
73,0±4,4
0,1
ОК, %
95
95
94
Концентрация, ммоль/л
0,01
ЭП, %
ОК, %
88,0±3,2
77,0±4,2
80,0±4,0
105
101
103
ЭП, %
90,0±3,0
84,0±3,7
86,0±3,5
0,001
ОК, %
107
111
110
12
Индикация состояния окружающей среды
QUALITATIVE RESPONSE TO DOUBLED HAPLOID LINES OF WHEAT DURING
GERMINATION OF SEEDS IN TERMS OF THE EXOGENOUS FACTOR
Bojiko E.V., Lenivko S.M.
Brest State University named after A.S. Pushkin, Brest, Belarus
lenivko@brsu.brest.by
The work was a continuation of our studies on the development of plant test systems
based on double haploid lines of wheat (Triticum aestivum L.). It is shown that double
haploid line with similar electrophoretic spectra of gliadins display a greater uniformity
of responses on the impact of various concentrations of test compounds. In General,
despite genotypic differences double haploid lines of wheat, their qualitative responses
(germination and laboratory germination of seeds) allow to determine the direction of
action of exogenous factors.
Keywords: double haploid lines of wheat, laboratory germination of seeds
Труды четвертой международной конференции
13
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКОГО
РЕЖИМА УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ МАЛОГО ПРИТОКА РАВНИННОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА В УСЛОВИЯХ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ
АНОМАЛИЙ
1,3
Болотов С.Э., 2 Мухортова О.В., 3 Крылов А.В.
1
Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, г. Сургут, Россия
2
Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольтти, Россия
3
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, п. Борок, Россия
alhimikhmu@yandex.ru
Проанализированы изменения гидробиологического режима устьевой области
малого притока равнинного водохранилища в условиях погодно-климатических
аномалий. Показа-но, что под влиянием сильного прогрева воды в аномально жаркие годы стираются фауни-стические и биоценотические различия зоопланктона гидроэкологических зон устьевой об-ласти, происходят изменения
сезонной динамики развития сообществ, а также включается буферная система
экотона, которая определяет ослабленную реакцию зоопланктона фрон-тальной
зоны устьевой области притока на аномально высокие температуры воды.
Ключевые слова: зоопланктон, река, водохранилище, устьевая область, температура воды, аномальные климатические условия, хаос, квазиаттрактор
В результате затопления водами водохранилищ участки их нижнего течения исчезли, а
возникшие устьевые области находятся в подпоре, который способен выклиниваться на расстояния от 2 до > 50 км. Учитывая, что большинство
водохранилищ имеют значительное количество
средних и малых притоков (например, Рыбинское — 61), можно говорить о формировании обширной площади специфических пограничных
участков.
Начальный этап изучения устьевой области малого притока Волжского плеса Рыбинского
водохранилища — р. Ильдь — позволил провести
ее предварительное районирование по абиотическим характеристикам водных масс (главным образом, по электропроводности воды) и структурным показателям бактерио- и зоопланктона [2].
Последующие исследования позволили детализировать схему гидроэкологического районирования устьевой области малого притока водохранилища и уточнить границы пространственного
размещения выделенных зон [1].
Исследование зоопланктона устьевой области притока в 2009 гг. проходило в вегетационный период, который по метеорологическим условиям практически не отличался от
среднемноголетних, что позволило определить
2009 г. как «фоновый». Вегетационный период
2010 г. по многим показателям, например, продолжительной летней жаре, атмосферной и почвенной засухе, характеризовался как «аномально
жаркий», а 2011 — как «жаркий». Важно определить, насколько столь значительные изменения погодно-климатических условий, в первую
очередь, высокие температуры воздуха и воды,
сказались на биологическом режиме водотоков и
водоемов.
Целью настоящей работы является изучение гидробиологического режима устьевой области малого притока Рыбинского водохранилища
(на примере сообществ зоопланктона) и экологическая индикация его изменений в условиях
погодно-климатических аномалий.
Сборы зоопланктона проводили 1–2 раза
в месяц с мая по октябрь 2009–2011 гг. на 10
станциях в зоне свободного течения реки Ильдь
(ст.1–2), ее устьевой области (ст. 2А, 3–4,4А,5–7)
и Волжском плесе Рыбинского водохранилища
(ст. 8). Зоопланктон собирали на медиали: на мелководных участках ведром, на глубоководных —
планктобатометром объемом 5 л в столбе воды от
поверхности до дна. Через газ с размером ячеи
64 мкм процеживали 10–60 л воды, пробы фиксировали 4%-ным формалином. Камеральную обработку проб проводили по стандартной методике.
Состояние зоопланктона оценивали по 27 ценотическим показателям; расчеты ансамбля экологических параметров развития зоопланктона выполнены с применением запатентованного компьютерного модуля экологического анализа «FWZOOPLANKTON», разработанного в Лаборатории
экологии водных беспозвоночных ИБВВ РАН.
В устьевой области притоков водохранилища происходит смешение речных и водохранилищных вод, по обеспеченности которыми нами
выполнено районирование устьевой области реки Ильдь, в ходе которого, по аналогии со схемой
районирования устьев притоков морей [3], выделены три основные гидроэкологические зоны:
IIA – переходная притока (аналог пресноводного района), IIB – фронтальная (района смешения
вод), IIC – переходная приемника (устьевого взмо-
14
рья). Помимо различий в электропроводности воды устьевая область также значимо отличается
от проточного участка реки и водохранилища
более высоким содержанием лабильного органического вещества, причем, во фронтальной зоне
устьевой области величина БПК5 достоверно в 2–
4 раза выше, чем в переходной зоне притока и
приемника.
Зоопланктон исследованной акватории
сложен разнообразным составом, включающим в
себя >240 видов и внутривидовых форм. За период изучения в 2009–2011 году зарегистрировано
220 таксонов в ранге вида, из которых коловраток
— 135, ветвистоусых — 58 и веслоногих ракообразных — 27 видов. Минимальное число видов
зоопланктона, обнаруженных в среднем за одну
съемку, устойчиво регистрируется в проточном
участке реки, максимальное — в ее устьевой
области. При этом в 2009 г. наибольшее удельное
видовое богатство отмечалось во фронтальной
(25 видов), а в 2010–2011 гг. — переходной зоне
приемника (в среднем 33–42). В целом, за вегетационный период 2009–2011 гг. минимальное
количество видов отмечено в водохранилище
и проточном участке реки (соответственно 97
и 135 видов), наибольшее видовое богатство
зоопланктона неизменно формируется в устьевой области реки (156 видов). Причем, в 2009 и
2010 гг. максимальное число видов зафиксировано во фронтальной (соответственно 90 и 125), а в
2011 г. — переходной зоне приемника (100 видов).
В результате сильного прогрева воды в аномально жарком 2010 году по сравнению с фоновым 2009 годом происходило увеличение разнообразия коловраток (с 79 до 109 видов) и ветвистоусых ракообразных (с 36 до 43 видов), общего
видового богатства зоопланктона (с 136 до 170
видов) и повышение коэффициента трофности E
(с 3.8 до 4.4). Кроме того, под влиянием сильного
прогрева воды в аномально жарком 2010 и жарком 2011 годах происходит гомогенизация фауны
зоопланктона устьевой области: нарушается фоновая структура фаунистического сходства гидроэкологических зон, а их фаунистическое своеобразие стирается, о чем свидетельствует снижение значений бутстреп-поддержки, характеризующих уровень надежности кластерных решений.
Максимальная численность планктонных
животных в целом за вегетационный период и в
каждую дату наблюдений устойчиво отмечается
в устьевой области реки. Экстремумы численности (от 0.6 до 1.5 млн.экз/м3 ) формируются, как
правило, во фронтальной зоне, но иногда регистрируются в переходной зоне притока или приемника. В среднем за вегетационный период численность зоопланктона в устьевой области притока достоверно выше по сравнению с рекой в 70–
825 раз, с водохранилищем — в 1.9–142 раза. При
этом количество зоопланктона во фронтальной
Индикация состояния окружающей среды
зоне значимо больше в 1.5–4 раза, чем в переходной зоне притока и приемника.
Наибольшая биомасса зоопланктона в течение вегетационного периода наблюдается как
правило во фронтальной зоне, реже в переходной
зоне приемника, единожды — в переходной зоне
притока с максимальными средними значениями 4.5–9.3 г/м3 . Это превышает биомассу зоопланктона проточного участка реки в 155–1150
раз, а водохранилища — в 1.1–137 раз. В целом,
биомасса сообщества фронтальной зоны выше,
чем переходной зоны притока в 7.6–440 раз и приемника в 1.5–5 раз. В структуре биоценотического сходства зоопланктоценозы реки, ее устьевой
области и водохранилища хорошо дискриминируются и группируются в три соответствующих
кластера. Результаты неметрического шкалирования сообществ по структуре обилий видов показывают, что зоопланктоценозы устьевой области
значимо различается между собой. Однако, под
влиянием сильного прогрева воды в жаркие годы
биоценотические различия зоопланктона устьевой области стираются, в частности между фронтальной и переходной зоной приемника. При
этом зоопланктон жаркого 2011 года характеризуется своеобразной биоценотической структурой,
значимо отличной от предшествующих лет.
В устьевой области экстремально высокий
прогрев воды во второй половине лета аномально
жаркого 2010 года оказывает наиболее сильное
влияние на зоопланктон переходной зоны приемника, где отмечается увеличение его видового
разнообразия и выравненности, наблюдается повышение обилия коловраток, происходит увеличение встречаемости и обилия мезо-эвтрофных
видов, а плотность и биомасса сообществ возрастает в 2–3 раза, продукция зоопланктона —
в 4–5 раз. Аналогичные структурные изменения
наблюдаются во фронтальной зоне, однако интегральные количественные характеристики сообщества — плотность, биомасса и продукция
— по сравнению с фоновым годом практически
не изменяются. Это может свидетельствовать о
сильной «забуференности» фронтальной зоны, в
результате чего здесь, по сравнению с водохранилищем и переходной зоной приемника, наблюдается ослабленная реакция зоопланктона на
термическое эвтрофирование.
Анализ влияния экологических факторов
среды показал, что структурная специфика зоопланктона выделенных зон определяется главным образом уровнем их гидрогеоморфологической устойчивости, выражаемой числом Фруда
(𝜆𝐴 = 0.16, 𝑝 = 0.002, 𝐹 = 2.24) и температурой воды (𝜆𝐴 = 0.15, 𝑝 = 0.001, 𝐹 = 2.01);
в меньшей степени связана с электропроводностью воды (𝜆𝐴 = 0.11, 𝑝 = 0.020, 𝐹 = 1.61)
и уровнем сапробности (𝜆𝐴 = 0.11, 𝑝 = 0.049,
𝐹 = 1.57). Статистически значимого влияния на
сообщества зоопланктона величины БПК5, содер-
Труды четвертой международной конференции
15
жания растворенного кислорода, прозрачности ция зоопланктона на аномально высокие темпеводы и глубины не выявлено.
ратуры воды.
На основании изложенного можно заключить, что зоопланктон водной системы прито- Список литературы
ка, его устьевой области и водохранилища сложен весьма богатым фаунистическим комплек- 1. Болотов С.Э., Цветков А.И., Крылов
сом. Наибольшее видовое богатство и специфичеА.В. Гидрологическая и биологическая
ская биоценотическая структура характерны для
ха-рактеристика зон устьевой области
устьевой области притока и, особенно, ее фронпритока Рыбинского водохранилища //
тальной зоны. По сравнению с сообществами граБассейн Волги в XXI-м веке: структура
ничащих водных объектов — рекой и водохрании
функционирование
экосистем
лищем — устьевые области притоков характериводохранилищ: Сб. мат. докл. Всерос.
зуются наиболее высокими величинами удельноконф. Ижевск: Изд. Пермяков С.А., 2012. С.
го числа видов, численности, биомассы и продук22–26. [Эл. доступ: http://ibiw.ru/conf/2012/021/
ции зоопланктона. Погодные термические аномаreservoirs_2012.pdf]
лии приводят к нарушению фоновой структуры 2. Крылов А.В., Цветков А.И., Малин М.И., Росходства видового состава зоопланктона гидроманенко А.В., Поддубный С.А., Отю-кова
экологических зон устьевой области, снижению
Н.Г. Сообщества гидробионтов и физикоих фаунистического своеобразия и биоценотичехимические параметры устьевой области
ской специфики. Благодаря буферным свойствам
притока равнинного водохранилища // Биоэкотона во фронтальной зоне устьевой области
логия внутр. вод. 2010. № 1. С. 65–75.
наблюдается ослабленная, по сравнению переход- 3. Михайлов В.Н. Гидрологические процессы в
ной зоной приемника и водохранилищем, реакустьях рек. М.: ГЕОС, 1997. 176 с.
THE ECOLOGICAL INDICATION OF THE CHANGES OF HYDROBIOLOGICAL
REGIME IN MOUTH AREA OF SMALL TRIBUTARY OF FLATLAND RESERVOIR
IN CONDITION OF WEATHER AND CLIMATE ANOMALIES
1,3
Bolotov S.E., 2 Mukhortova O.V., 3 Krylov A.V.
Surgut States University of KHMAO-Yugra, Surgut, Russia
2
Institute of Ecology of Volga Basin RAS, Togliatti, Russia
3
Institute for Biology of Inland Waters RAS, Borok, Russia
alhimikhmu@yandex.ru
1
The changes of hydrobiological regime in mouth area of small tributary of flatland
reservoir in condition of weather and climate anomalies have been analyzed. It have
been shown, that under influence of high warming up of water at anomalously fervent
years the faunal and biocenotic dif-ferences of hydroecological zones in mouth area are
disappear. Additionally, this causes changes in seasonal dynamics of development of
the zooplankton communities and activates ecotone buffer system, which is determines
weakened response of zooplankton of frontal zone of tributary mouth area to the
anomalously high water temperatures.
Keywords: zooplankton, river, water reservoir, mouth, water temperature, abnormal
climatic conditions, chaos, quasi-attractor
16
Индикация состояния окружающей среды
ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РАКООБРАЗНЫХ В
ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Воробьева О.В., Гершкович Д.М., Исакова Е.Ф.
МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия
olvorobieva@rambler.ru, papirus451@yandex.ru, evgenia_isakova@mail.ru
Культуры планктонных ракообразных применяют для исследования токсичности проб воды, а также для выявления эффектов потенциальных токсикантов
различной химической природы и физических воздействий на водные организмы. Основные фиксируемые физиологические показатели – выживаемость и
плодовитость гидробионтов – могут изменяться в течение года под влиянием
внешних факторов, а также в зависимости от состояния культуры в различные
сезоны года. В связи с этим целью работы стало исследование эффектов низкоинтенсивных химических и физических воздействий, которым могут быть
подвержены ракообразные в лабораторной культуре. Исследовали действие на
рачков хлорида калия, диссоциирующего в растворах на калий- и хлор- ионы,
естественные компоненты природных вод, в диапазоне концентраций, дающих
незначительное увеличение содержания ионов в природной воде (0,1-100 мг/л),
а также влияние электромагнитных полей (частота 30 МГц, время экспозиции
1-100 000с), являющихся сопутствующим фактором работы электронных приборов. Воздействие хлорида калия в зависимости от концентрации способно как
ускорять отмирание и в поздние сроки подавлять репродуктивную функцию
рачков C. affinis, так и продлевать продолжительность их жизни и повышать
суммарную плодовитость. Воздействие электромагнитных полей может оказать
влияние на плодовитость, линейные размеры тела, а также приводить рождению
аномальной и быстро погибающей молоди в потомстве D. magna. Как следствие,
подобные факторы могут оказать значимое влияние на результаты биотестирования. Обеспечение снижения влияния физических и химических факторов, в
том числе – низкоинтенсивных, не менее важно, чем стандартизация условий содержания лабораторных культур ракообразных и проведения биотестирования.
Ключевые слова: биотестирование, ракообразные, низкоинтенсивные воздействия, стандартизация условий
Планктонные ракообразные – ключевой
тест-объект биотестирования, широко используемый в лабораторной практике для исследования
токсичности проб воды, а также потенциальных
токсикантов различной химической природы [5,
10]. Кроме того, ракообразных применяют для
выявления эффектов физических воздействий на
водные организмы [1, 2, 4]. Основные фиксируемые физиологические показатели – выживаемость и плодовитость гидробионтов – могут изменяться в течение года под влиянием внешних
факторов, а также в зависимости от состояния
культуры в различные сезоны года [3, 6, 9]. В связи с этим целью нашей работы стало исследование эффектов низкоинтенсивных химических
и физических воздействий, которым могут быть
подвержены ракообразные в лабораторной культуре. Исследовали действие на рачков хлорида
калия, диссоциирующего в растворах на калийи хлор- ионы, естественные компоненты природных вод, а также влияние электромагнитного поля (ЭМП), являющегося сопутствующим фактором работы электронных приборов.
Объекты и методы исследования
В качестве тест-объектов использовались
ракообразные Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и
Daphnia magna Straus из партеногенетических
синхронизированных культур, в течение ряда лет
адаптированных в условиях лаборатории. Эксперименты проводили в соответствии со стандартными методиками [7]. Результаты обрабатывались с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2010. Достоверность отличий опытных результатов от контроля оценивалась при помощи критерия Стьюдента.
Молодь C. affinis помещали в стеклянные
стаканы объемом 50 мл. В опыт отбирали по 40
рачков на каждую из исследованных концентраций вещества (10 повторностей по 4 особи). При
обработке результатов опытов учитывались выживаемость и плодовитость рачков. Наблюдения
продолжали до момента гибели всех взрослых
особей.
Молодь D. magna облучали генератором
ЭМП с частотой 30 МГц. После облучения рачков
помещали в опытные стаканы (5 особей на 250
мл воды, четыре повторности). Наблюдения про-
Труды четвертой международной конференции
17
должали до 21 суток. Оценивали выживаемость, раковиной (рис. 2). Выявлена прямая зависимость
плодовитость, качество потомства и линейные между дозой облучения и общим процентом аноразмеры тела облученных и контрольных рачков. малий в потомстве облученных дафний. Подобные аномалии были зафиксированы при облучении когерентным и некогерентным видимым
Обсуждение результатов
светом в красной области спектра [1, 2, 4] и не
появлялись при экранировании сопутствующих
В таблице показано влияние хлорида калия
ЭМП.
на среднюю продолжительность жизни и показатели плодовитости ракообразных C. affinis.
Наибольшая из исследованных концентра- Заключение
ций KCl 100 мг/л оказала токсическое воздейВоздействие KCl в диапазоне концентраствие на цериодафний — вызвала раннюю гибель ций, дающих незначительное увеличение сорачков и снизила среднюю продолжительность держания ионов в природной воде (рыбохозяйжизни рачков до 7 суток (26,5% от контрольного ственная ПДК для К+ = 50 мг/л) способно вызначения), а также достоверно снизила плодови- зывать достоверные эффекты на продолжительтость рачков до 15% от контрольного значения. ность жизни и плодовитость рачков C. affinis. ВозКонцентрация 10 мг/л также вызывала достовер- действие электромагнитных полей, являющихное снижение средней продолжительности жиз- ся сопутствующим фактором работы различных
ни на 30% по сравнению с контрольной выборкой. электронных приборов, могут оказать влияние на
Несмотря на тенденцию к стимуляции репродук- плодовитость, линейные размеры тела, а также
тивной функции на ранних сроках эксперимента, качество рожденного потомства D. magna.
при воздействии концентрации KCl 10 мг/л средТаким образом, слабые воздействия разняя суммарная плодовитость снижается к момен- личной природы способны оказывать существенту завершения опыта на 34%.
ное влияние на биообъекты как на уровне оргаПри воздействии наименьшей из исследо- низма, так и на уровне популяции. Как следствие,
ванных концентраций 0,1 мг/л было выявлено подобные факторы могут оказать значимое влидостоверное повышение средней продолжитель- яние на результаты биотестирования, поэтому
ности жизни на 38% по сравнению с величиной помимо стандартизации условий содержания лав контрольной выборке и значительное увеличе- бораторных культур ракообразных и проведения
ние плодовитости за счет стимуляции репродук- биотестирования, закрепленных в стандартных
тивной функции. К моменту получения 3 поме- методиках (температура, режим освещения, оттов плодовитость при этой концентрации пре- сутствие вредных примесей в воде и др.), необвышала контрольное значение на 43%, итоговое ходимо обеспечивать снижение влияния физиповышение средней суммарной плодовитости на ческих и химических факторов, в том числе –
самку составило 55 %.
низкоинтенсивных.
Таким образом, хлорид калия в зависимости от концентрации способен как ускорять отми- Список литературы
рание рачков и в поздние сроки подавлять репродуктивную функцию, так и продлевать продол- 1. Воробьева О.В. Влияние прибора, генериружительность их жизни и повышать суммарную
ющего светодиодное облучение, на рачков
плодовитость.
Daphnia magna // Поволжский экологический
Влияние ЭМП исследовали при времени
журнал. — 2013. — № 4. — С. 374-379.
экспозиции 10−1 – 105 с. Воздействие не повли- 2. Воробьева О.В. Нарушения в потомстве рачяло на выживаемость ракообразных за 21 день
ков Daphnia magna, облученных диодным иснаблюдения, а также на наступление половой зреточником // Экологические системы и приболости, однако оказало влияние на плодовитость и
ры, 2013. № 10. С. 61-67.
на линейные размеры тела рачков (рис. 1). Стати- 3. Воробьева О.В., Филенко О.Ф., Исакова Е.Ф.
стически значимое снижение плодовитости (на
Изменения плодовитости лабораторной
20,8% по сравнению с контролем) наблюдалось
культуры Daphnia magna // Перспективы
только при наибольшей из доз облучения 105 с,
науки. — 2013. — № 9. — С. 11-14.
тогда как статистически значимое изменение ли- 4. Воробьева О.В., Филенко О.Ф., Исакова Е.Ф.,
Юсупов В.И., Воробьева Н.Н., Гершкович Д.М.,
нейных размеров тела наблюдалось при средних
Баграташвили В.Н. О влиянии лазерного издозах облучения – 102 — 104 с (снижение размелучения (λ=632,8 нм) на жизнедеятельность
ров на 3,7% наблюдалось при облучении 102 и 103
Daphnia magna // Сборник материалов VI Трос, на 5,1% при облучении 104 с).
ицкой конференции «Медицинская физика
Среди рожденной молоди при всех исслеи инновации в медицине». Троицк: Тровант,
дуемых временах экспозиции наблюдалось появ2014. С. 380-382.
ление быстро погибающей молоди, а также молоди с аномалиями развития – редукцией щетинок 5. Гершкович Д.М., Исакова Е.Ф. Действие низких концентраций потенциально токсичных
на плавательных антеннах и деформированной
18
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Жизненные показатели C. affinis при воздействии хлорида калия.
Условия
Средняя
продолжительность
жизни
сутки
% от контроля
Средняя плодовитость на
1 самку за 3 помета
особи
Средняя суммарная
плодовитость на 1 самку
% от контроля
особи
% от контроля
Контроль 25,7±5,9
100
12±3
100
0,1 мг/л
35,3±4,9
137,5*
17±3
143
10 мг/л
17,95±5,1
69,9*
16±4
133
100 мг/л
6,8±0,4
26,5*
8±2
63
* — статистически значимое отклонение от контрольного значения
53±26
81±23
34±17
8±2
100
155
66
15*
Рисунок 1. Суммарная плодовитость (А) и линейные размеры тела (Б) D. magna после экспозиции
ЭМП (в % от контроля): ● – статистически достоверные отличия от контроля.
веществ на Ceriodaphnia affinis Lilljeborg в
Филенко, С.А. Соколовой. — М.: ВНИРО, 1998.
пожизненных испытаниях // Поволжский
— 147 с.
экологический журнал. — 2013. — № 4. – 8. Филенко О.Ф., Михеева И.В. Основы водной
С. 380-384.
токсикологии. — М.: Колос, 2007. — 144 с.
6. Исакова Е.Ф., Юклеевских М.Ю. Сезонные из- 9. Filenko O.F., Isakova E.F., Gershkovich D.M. The
менения резистентности лабораторной кульlifespan of the Cladoceran Ceriodaphnia affinis
туры Daphnia magna Straus к бихромату каLilljeborg in a laboratory culture // Inland water
лия. // Биология внутренних вод. — 1998. — №
biology. — 2011. — Vol. 4(3). — P. 283-286.
3. — С. 76-82.
10. Filenko O.F., Isakova E.F., Gershkovich D.M.
7. Методические указания по установлению
Stimulation of life processes in Ceriodaphnia
эколого-рыбохозяйственных
нормативов
affinis Lilljeborg (Crustacea, Anomopoda) at low
(ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ
concentrations of potentially toxic substances //
для воды водных объектов, имеющих
Inland Water Biology, 2013. – Vol. 6. — № 4. – PP.
рыбохозяйственное значение. / Под ред. О.Ф.
357-361.
Труды четвертой международной конференции
Рисунок 2. Количество аномалий в потомстве D. magna после экспозиции ЭМП.
THE INFLUENCE OF LOW-INTENSITY FACTORS ON CRUSTACIONS IN
LABORATORY CONDITIONS
Vorobyeva O.V., Gershkovich D.M., Isakova E.F.
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
olvorobieva@rambler.ru, papirus451@yandex.ru, evgenia_isakova@mail.ru
Cultures of planktonic crustaceans are used to investigate toxicity of water samples,
as well as to identify effects of potential toxic substances and physical influence on
aquatic organisms. Most recorded physiological indicators are survival and fecundity
of aquatic organisms and they can change during the year under the influence of
external factors, and depending on the state of culture in different seasons. Therefore,
the aim of the work was the study of the effects of low-intensity chemical and physical
factors, which may influence to crustaceans in laboratory culture. Investigated the effect
of potassium chloride dissociating in potassium and chlorine ions in water solutions,
which are natural components of freshwaters, in a concentration range which give a
slight increase in the ion content in natural water (0.1-100 mg/l), and the influence
of electromagnetic fields (30 MHz, exposure time 1-100 000s), which is co-factor of
electronic devices operating, to the crustaceans. Exposure to potassium chloride in a
concentration-dependent capable of both accelerating and dying in later periods to
suppress reproductive function crustaceans C. affinis, and prolong their life and improve
the total fertility. Exposure to electromagnetic fields may affect fertility, the linear
bodysize, and also cause abnormal birth and quickly death in the offspring of D. magna.
As a result, these factors can have a significant impact on the results of biological
testing. Reduce the influence of physical and chemical factors, including low-intensity,
is important as the standardization of the conditions of the culturing of laboratory
crustaceans and bioassay conditions.
Keywords: bioassay, crustaceans, low-intensity factors, conditions standardization
19
20
Индикация состояния окружающей среды
ДОЛГОСРОЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ТЕРРИТОРИИ
АРМЕНИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СОВРЕМЕННОГО НЕПАРАМЕТРИЧЕСКОГО
МЕТОДА В КОНТЕКСТЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
1
Галстян Г.С., 2 Сфика Л.
1
Ереванский государственный университет, Ереван, Армения
2
Ясский университет имени А. И. Кузы, Яссы, Румыния
hrachuhigs@gmail.com, sfical@yahoo.com
Значительное увеличение среднегодовых температур воздуха отмечено по всему миру, что свидетельствует о глобальном изменении климата. Целью данного
исследования была оценка анализа временной и пространственной изменчивости температурных условий в Республике Армения во второй половине ХХ
века и первого десятилетия XXI века. Были исследованы данные долгосрочных
измерений и наблюдения погодных условий, предоставленные национальной
метеорологической службой Армении (41 метеорологических станций). Проанализированы данные среднегодовых температур воздуха в период с 1961г. по
2012г. Наличие тенденций изменчивости многолетней среднегодовой температуры было выявленено с помощью автокорреляционной функции и поиска
тестирования по методу Манна-Кендалла. В результате исследования была выявлена положительная тенденция изменения временной эволюции температуры
для всей территории Армении.
Ключевые слова: температура воздуха, многолетняя изменчивость, тренд,
изменение климата
Climatic change is one of the most crucial
ongoing issues nowadays and world-wide interest
in this sphere has led to numerous trend detection
studies [5].
Mountainous areas are considered to be one
of the most vulnerable to climate change. Serious
ecological deterioration is observed in different
regions, starting from the Andes to the Himalayas
(including Armenian highland), and from Southeast
Asia to East and Central Africa. Most mountain areas
are undergoing environmental degradation [1, 3].
As a mountainous country with arid climatic
conditions, Armenia, with its entire territory, is prone
to global climate change. According to “The Second
National Communication on Climate Change (2010)”,
Armenia is among the most sensitive countries in
Europe and Central Asia in regard to climate change.
Increased temperatures and reduced precipitation
accelerate the desertification processes and are sure
to have a negative impact on public health, as well as
sectors, that are dependent on the climate [9].
Climate change will ensue considerable
modifications and alterations to natural ecosystems,
which will reflect biodiversity in this specific zone.
This will result in repercussions on forest, alpine, subalpine and wetland ecosystems of Armenia.
Consequential changes have been enacted
in Armenia with regard to the legislation and
institutional structure of governance during recent
years. Corresponding scenarios for climate change
have been outlined with reference to not only
seasonal but regional changes in the territory of
Armenia [9].
The statistical method is applied to detect the
changes of temperature within particular time period.
All existing Armenian publications on Climatology
consist primarily of studies and research papers
aimed to highlight individual weather elements along
with some statistical methods. However the method
presented in this study has never been executed to
such extend.
Material and methods
The main objective of this study is
determination of thermal characteristics in Armenia
by means of Mann-Kendall test. Monthly average
temperature data of 41 meteorological stations,
embracing time period of 1961-2012 has been
obtained from Hydro-meteorological center of
Armenia. The determination of stations’ location is
based on the following parameters: each of them
should have good quality datasets, the data should
be reliable and the data should have adequate record
length (Fig 1).
The methodology applied in this study
consists of the analysis of temporal characteristics,
followed by the analysis of spatial variability
and the identification of the discontinuities in
temperature’s time series. The main objective is
detecting discontinuities in data series.
Mann-Kendall trend analysis is common in
environmental science [4]. The Mann-Kendall tests
are executed in R 3.0.3 with the package Kendall. The
resultant Mann-Kendall test statistic (S) indicates how
strong the trend in temperature is and whether it
is increasing or decreasing (the sign of S indicates
the slope of the trend). Significance is set at the
Труды четвертой международной конференции
21
Рисунок 1. Mann-Kendall test for average annual temperature over the period 1961-2012.
95% level (α = 0.05). If the p value is less than the
significance level α (alpha), the hypothesis H0 is
rejected. Rejecting 𝐻0 indicates that there is a trend in
the time series, while accepting H0 indicates no trend
is detected and the result is said to be statistically
significant.
In order to remove serial correlation from
the series, Von Storch and Navarra (1995) suggest
pre-whitening the series before applying the MannKendall test [10].
The critical value of the lag-1 serial correlation
coefficient (𝑟1 ) for a given significance level depends
on whether the test is one-tailed or two-tailed (in our
study we used one-tailed test). Significant changes
have been observed in the execution of this test in the
territory of Armenia. The changes have been analysed
taking into account the geographical location of the
stations, topographical diversites, mountainous relief,
climate formation aspects and etc.The results have
been compared to the world’s observations, as well as
with the results of the studies carried out in the South
Caucasus region.
Results: The data implemented in MannKendall test was obtained after eliminating the effect
of significant lag-1 serial correlation from the time
series. Out of 41 series in 13 ones lag-1 is not
significant at the 5% level, therefore they have been
pre-whitened before using in the Mann-Kendall test
(the others were applied to the original values of
the time series). This method helps to identify visible
increasing in the areas which are not influenced direct
advection of air masses.
In Armenia the extention of mountains, river
valleys, slopes and slope orientations have significant
impact on athmospheric circulation processes.
Depending on the type of sinoptic processes, various
meteorological phenomena have different reactions.
The fact is that our results clearly show temperature
increasing in the inner depressions and inner slopes
of mountains. In the areas mentioned the weather
conditions are very dry and the temperature is higher.
Therefore, the inner regions are very vulnerable
and the temperature is getting higher and higher as
compared with open valleys and opposite slopes of
mountains. E.g., the temperature in the western and
southern parts of Aragast mountain has not changed
(the main air masses come from west and north-west)
during the last 5 decades. In contrast to this, the
temperature has changed in Gegharkunik region and
Sisian valley, which are not influenced directly by
coming air masses.
Autocorrelation plots for the meteorological
22
variables at the 13 weather stations are presented
in Fig 2. As shown, only positive serial correlations
are obtained. The strongest serial correlations can be
found at Kapan and Bagratashen stations (till 1000m
above sea level).
After pre-whitening 13 time serials and
implementing them in the Mann Kendall test the
following results are gained. The Null Hypothesis
is accepted for 17 stations (this means that no trend
is seen for these stations), while for 24 remaining
stations it is rejected (there are trends). In the Tabl
e1 11 most significant stations with positive trends
are presented. The results show that about 60% of the
territory is prone to temperature change only with
positive trends.
In this table “Z” stands for standard normal
test statistic, “p” is the maximum time lag under
consideration, S is the Mann-Kandell test Statistic.
Kendall’s tau is a measure of correlation and therefore
gauges the strength of the relationship between the
two variables. Kendall’s tau is carried out on the ranks
of the data. Denominator (D) is the maximum possible
value of S [2].
Fig. 1 presents spatial distribution of weather
stations with increasing and no trends for the
annual data series during the period 1961–2012.
As shown, the significant increasing trends in
annual temperature are detected at 22 stations
of 41 observed ones. The strongest significant
increasing trend is detected in Yerevan/Arabkir
station. According to Kendall’s tau-based test,
Eghegnadzor and Yerevan/Arabkir are very
significant. Yerevan/Arabkir and Yerevan/Agro
stations are in the capital, so the temperature increase
can also be related to the developing industry and
heavy transport of the city.
Mann-Kendall test has also been presented
in «Regional Climate Change Impacts Study for the
South Caucasus Region» report and provided some
results for Armenia [6]. In that work the study period
embraces the period of 1935-2008 and the number
of the stations studied is 30. In 15 stations there
are only positive trends, meanwhile our analysis
includes 41 stations within the period of 1961-2012.
The results of the analyzed stations are approximately
the same as compared with ours. The difference
between our study and the report mentioned is that
our analysis has been done for a dense network of
stations taking into consideration lag-1 correlation
coefficient for the meteorological variables at the
weather stations (which makes our research more
accurate and reliable).
According to the above mentioned report the
situation in Georgia and Azerbeijan is the same
with Armenia (increasing or no trends are observed
everywhere ).
The significant increases in the temperatures
of Armenia, especially valleys (for example Ararat
valley) is believed to be a result of desertification [8, 9]
and the increasing frequency of Iranian originated
Индикация состояния окружающей среды
heat waves for the last half century.
Trying to find out some regularity or to
understand main direction of changes we may
identify that the changes in north western part
are considered as a countinous part of eastern
Turkey and the yearly averages calculated for
the temperature series show significant cooling in
northeastern parts and not significant warming
in eastern parts of Turkey (as in Armenia). The
significant warming in southern and southeastern
parts of Turkey can also influence the southern
temperature changes in Armenia [7]. Therefore,
the resultes are very complicated and need deeper
analyses and conclusions.
Conclusions
The present research may provide knowledge
of temperature trends in Armenia. First, the changing
trends in total annual temperature can be clarified
in the data series. The annual temperature shows
significant different kind of trends during the period
1961-2012 in Armenia. This study shows clear
evidence that most areas of Armenia have undergone
shifts in their temperature regimes. And it is also
obvious, that the changes are not homogeneous inside
the territory. The obtained results coincide with the
regions having the same geographical conditions.
Assessing the whole territory of Armenia we
could understand whether the annual temperature
increased or decreased or remains the same.
According to this assessment temperature has
increased in about 60% of territory (mean values of
percentage of the increased stations).
According to the overall test results, there has
been a regional variability in the annual temperature
in Armenia. For future adaptation we need to develop
some methods and plans knowing what has happened,
what is going to happen in Armenia.
Список литературы
1. Beniston M.,Climatic Change In Mountain
Regions: A Review Of Possible Impacts,
Department
of
Geosciences,
University
of Fribourg, Pérolles, CH-1700 Fribourg,
Switzerland, 2003, 24p.
2. Kendall M., Rank Correlation Methods. Griffin,
London, UK, 1975.
3. Kohler T and Maselli D (eds), Mountains and
Climate Change — From Understanding to
Action, 2012.
4. Mann, H.B., Nonparametric tests against trend.
Econometrica 13: 245-259, 1945.
5. Przybylak R , Recent air-temperature changes in
the Arctic, Ann. Glaciol., 46: 316-324, 2007.
6. Regional Climate Change Impacts Study for the
South Caucasus Region, Tbilisi, 2011, 62p.
7. Tayanc M, UlasIm, Dogruel M, Karaca M
, Climate change in Turkey for the last
half century. Springer Science + Business
Труды четвертой международной конференции
23
Рисунок 2. Lag-1 serial correlation coefficient for the meteorological variables at the weather stations for
temperature.
Таблица 1. Some station’s results of the Mann-Kendall test for mean temperature over the period 1961-2012.
Name
station
of
Artashat
Dilijan
Eghegnadzor
Fantan
Goris
Martuni
Sevan Lake
Tashir
Vanadzor
Vorotan pass
Yerevan
/
Arabkir
Z
P
S
Tau
D
2.9080915
2.8782381
3.1270847
2.7657256
2.7109032
2.7264622
2.626442
2.7121334
2.8484065
2.6898287
3.3439694
0.0036364
0.003999
0.0017655
0.0056796
0.00671
0.0064017
0.0086283
0.0066852
0.0043939
0.0071489
0.0008259
340.6402
362.20774
281.45355
354.85012
339.72795
340.38187
338.17727
349.24533
344.96377
325.82331
417.2651
0.28966
0.2840845
0.343236
0.2676094
0.2664533
0.2669662
0.2550357
0.2633826
0.2816031
0.2659782
0.3272667
1176
1275
820
1326
1275
1275
1326
1326
1225
1225
1275
Test
interpretation
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Rejected 𝐻0
Media B.V., Climatic Change 94:483–502.doi:
Change, ”Lusabats” Publishing House, Yerevan,
10.1007/s10584-008-9511-0, 2009.
2010, 134p.
8. The First National Communication of The 10. Von Storch H, Navarra A Analysis of Climate
Republic of Armenia under the United Nations
Variability — Applications of Statistical
Framework Convention on Climate Change,
Techniques, Springer- Verlag, New York:,
Yerevan, 1998, 66p.
1995, 334p.
9. The Second National Communication on Climate
24
Индикация состояния окружающей среды
LONG TERM VARIABILITY OF TEMPERATURE WITHIN THE FRAMEWORK OF
MODERN NON PARAMETRIC TEST RESULTS IN THE CONTEXT OF CLIMATE
CHANGE IN ARMENIA
1
Galstyan H.S., 2 Sfica L.
1
Yerevan State University, Yerevan, Armenia
2
Alexandru Ioan Cuza University of Iasi, Iasi, Romania
hrachuhigs@gmail.com, sfical@yahoo.com
A significant increase in the average values of air temperature has been reported
worldwide indicating that the climate is changing. This study intends to evaluate the
analysis of temporal and spatial variability of thermal conditions in the Republic of
Armenia in the second half of the twentieth century and the first decade of the twenty–
first century. This research gauges annual and daily state of air temperature. The study
area is Republic of Armenia, where long–term measurements and observations of
weather conditions have been performed within the national meteorological services
of Armenia (41 meteorological stations). Their daily data of air temperature indicating
period of 1961–2012 was implemented in the study. The presence of trends in annual
temperature has been assessed by means of the Mann-Kendall test and autocorrelation
function searching and aimed to find the presence of change in the long time evolution
of temperature.
Keywords: temperature, long-term variability, trend, climate change
Труды четвертой международной конференции
25
РЕКОНСТРУКЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКОСИСТЕМЫ ПО ДАННЫМ
МОНИТОРИНГА И МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ ДИДОРОВСКОГО
КАСКАДА ПРУДОВ НПП «ГОЛОСЕЕВСКИЙ» (Г.КИЕВ)
Кравец М.А., Кутлахмедов Ю. А.
Национальный авиационный университет, Киев, Украина
maria050690@ukr.net, ecoetic@yandex.ru
Построена базовая модель содержания радионуклида Cs-137 в каскаде Дидоровских прудов. Получены данные мониторинга каскада. На основе натурных
данных, проведена экстраполяция базовой модели и получена точная модель
каскада. В результате экстраполированной модели сделаны выводы относительно накопления радионуклидов Cs-137 в каскаде Дидоровских прудов в течение
50 лет.
Ключевые слова: радиоактивность, камерные модели, миграция радионуклидов.
Голосеевский лес испытал и испытывает
влияние загрязнений после аварии на Чернобыльской АЕС. Лес является своеобразным барьером на пути распространения загрязнений и
акамулятором различных веществ, в том числе
и токсичних. Голосеевские пруды испытывают
усиленное эвтрофирование, в связи со сбросами
загрязняющих веществ. Для изучения экологических процессов предлагаем использование радионуклидов в качестве трассеров, так как 137 𝐶𝑠
является аналогом калия, который чётко отражает состояние биоты. Для каскадов Голосеевских
прудов характерен медленный приток воды, достаточный для установления равновесия между
водой, биотой и донными отложениями. Эти же
модели можно использовать для изучения распространения таких загрязнителей, как Pb, Zn, Cd
и других тяжелых металлов по каскадам озер.
Цель работы — построить модель каскада
Дидоровские прудов и провести ее анализ.
Материалы и методы исследований
Отбирались пробы донных отложений,
биоты и почвы Дидоровского каскада водоёмов. С каждого пруда были отобраны по 2
пробы. Отобранные пробы высушивались и были
измерены на содержание 137 𝐶𝑠, с помощью
гамма-спектрометра СЕГ-01.
Для описания миграции радионуклидов в
экосистемах использован метод камерных моделей [1]. Взаимодействие между камерами задается с помощью коэффициентов переноса радионуклидов из одной камеры в другую за единицу
времени (чаще за год). Коэффициенты выбираются по натурными исследованиями и по расчетам [2].
В программе Maple на основе дифференциальных уравнений. В построенные модели (рис.
1) включены камеры: «почва», «вода», «донные
отложения», «биота».
Построение и анализ базовой модели каскада
Дидоровские прудов
Базовая модель Голосеевских прудов построена на основе блок-схемы и учитывает скорости перехода радионуклидов между камерами и
внутри каждой камеры:
𝑑𝑋1/𝑑𝑡 = 𝑎41 ⋅ 𝑆1(𝑡) − (𝑎13+
+ 𝑎12 + 𝑎15) ⋅ 𝑋1(𝑡),
𝑑𝑌 1/𝑑𝑡 = 𝑎12 ⋅ 𝑋1(𝑡),
𝑑𝑍1/𝑑𝑡 = 𝑎13 ⋅ 𝑋1(𝑡),
𝑑𝑆1/𝑑𝑡 = −𝑎41 ⋅ 𝑆1(𝑡),
𝑑𝑋2/𝑑𝑡 = 𝑎85 ⋅ 𝑆2(𝑡) − (𝑎57+
+ 𝑎56 + 𝑎59) ⋅ 𝑋2(𝑡),
𝑑𝑌 2/𝑑𝑡 = 𝑎56 ⋅ 𝑋2(𝑡),
𝑑𝑍2/𝑑𝑡 = 𝑎57 ⋅ 𝑋2(𝑡),
𝑑𝑆2/𝑑𝑡 = −𝑎85 ⋅ 𝑆2(𝑡),
𝑑𝑋3/𝑑𝑡 = 𝑎129 ⋅ 𝑆3(𝑡) − (𝑎911
+ 𝑎910 + 𝑎913) ⋅ 𝑋3(𝑡),
𝑑𝑌 3/𝑑𝑡 = 𝑎910 ⋅ 𝑋3(𝑡),
𝑑𝑍3/𝑑𝑡 = 𝑎911 ⋅ 𝑋3(𝑡),
𝑑𝑆3/𝑑𝑡 = −𝑎129 ⋅ 𝑆3(𝑡),
𝑑𝑋4/𝑑𝑡 = 𝑎1613 ⋅ 𝑆4(𝑡) − (𝑎1315+
+ 𝑎1314 + 𝑎1317) ⋅ 𝑋4(𝑡),
𝑑𝑌 4/𝑑𝑡 = 𝑎1314 ⋅ 𝑋4(𝑡),
𝑑𝑍4/𝑑𝑡 = 𝑎1315 ⋅ 𝑋3(𝑡),
𝑑𝑆4/𝑑𝑡 = −𝑎1613 ⋅ 𝑆4(𝑡),
26
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Блок-схема каскада Голосеевских прудов. X – вода, Y – донные отложения, Z – биота, S –
почва.
где 𝑎 — коэффициенты перехода радионуклидов между камерами, 𝑋1-4 — вода, 𝑌 1-4 — донные, 𝑍 — биота, 𝑆1-4 – почва.
Средние значения скоростей переноса взятые по натурным исследованиям и по результатам расчётов: 𝑎41 = 0.05, 𝑎12 = 0.6, 𝑎13 =
0.35, 𝑎15 = 0.05, 𝑎85 = 0.03, 𝑎56 = 0.6, 𝑎57 =
0.35, 𝑎59 = 0.05, 𝑎129 = 0.03, 𝑎910 = 0.6, 𝑎911 =
0.35, 𝑎913 = 0.05, 𝑎1613 = 0.02, 𝑎1314 =
0.6, 𝑎1315 = 0.35, 𝑎1317 = 0.05.
Результаты исследования по модели показаны на рис. 2-3.
В результате наибольшее накопление радионуклидов в первом пруду. Заметна постепенная очистка от радионуклидов по каскаду. Со
временем наблюдается накопление в дон-ных отложениях и биоте 137 𝐶𝑠.
Экстраполяция и анализ модели согласно
результатам натурных исследований.
Результаты натурных исследований (средние значения) представлены в табл.1.
Экстраполяция проводится на 29 год и
сравнивается с результатами проведенного мониторинга. Коэффициенты были скоректированы согласно натурных данных: 𝑎41 = 0.05, 𝑎12 =
0.104, 𝑎13 = 0.115, 𝑎15 = 0.05, 𝑎85 = 0.03, 𝑎56 =
0.98, 𝑎57 = 0.86, 𝑎59 = 0.05, 𝑎129 = 0.03, 𝑎910 =
0.46, 𝑎922 = 0.38, 𝑎913 = 0.05, 𝑎1613 =
0.02, 𝑎1314 = 0.647, 𝑎1315 = 0.38, 𝑎1317 = 0.05.
В результате получены следующие графики (рис.4-5) по Дидоровскому каскаду:
Наибольшее накопление 137 𝐶𝑠 наблюдается в 1-ом пруду и дальше концентрации уменьшаются по каскаду. Наблюдается значительная
роль биоты в накоплении радионуклидов по Ди-
доровскому каскаду. В первом пруду она накапливает немного больше в биоте. Далее определяющая роль принадлежит донным отложениям, но
роль биоты остается значительной.
Выводы
В результате работы получена адекватная
модель накопления радионуклидов 137 𝐶𝑠 в каскаде Дидоровских прудов. Базовая модель была
экстраполированна после получения на-турных
данных. Модель показала определяющую роль
биоты в данном каскаде. С одной стороны депонирования радионуклидов растительной массой обеспечивает очистку воды, а с другой —
масса растений является основной составляющей
первого трофического уровня и поступле-ния радионуклидов в организм животных и особенно в
организм рыб-фитофагов.
Также наблюдается уменьшение концентраций радионуклидов при прохождении по каскаду. Важными естественными факторами самоочищения водных масс является седиментационные процессы — адсорбция радионуклидов на твердых взвешенных частицах и их осаждения в донные отложения.
Список литературы
1. Кутлахмедов Ю. А. Радиоэкология. / Кутлахмедов Ю.А., Матвеева И. В., Пет-ру-сенко В. П.,
Родина В. В. — К.: ДЭА 2011. — 192 с.
2. Кутлахмедов Ю. А. Радиоэкология. Камерные
модели: учеб. пособие. / Кут-лахмедов Ю. А.,
Матвеева И. В. Петрусенко В. П.,. Родина В. В.
— К .: НАУ, 2013. — 84 с.
Труды четвертой международной конференции
27
Рисунок 2. Динамика концентрации радионуклидов в течение 50 лет в 1, 2 пруду.
Рисунок 3. Динамика концентрации радионуклидов в течение 50 лет в 3, 4 пруду.
Таблица 1. Содержание 137 𝐶𝑠 в компонентах Дидоровского каскада прудов.
№ пруда
А (Бк) Донные
А (Бк) Почва
А (Бк) Биота
1
2
3
4
56,35
43,125
38,6
30,425
166
51,325
73,275
61,225
62,35
37,6
37,875
26,475
28
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 4. Динамика концентрации радионуклидов в течение 50 лет в 1, 2 пруду.
Рисунок 5. Динамика концентрации радионуклидов в течение 50 лет в 3, 4 пруду.
RECONSTRUCTION OF THE ECOSYSTEM MONITORING DATA AND MODELING
THE EXAMPLE DIDOROVSKIY CASCADE OF PONDS NPP GOLOSEEVSKY (KIEV)
Kravets M.A., Kutlahmedov Yu.A.
National Aviation University, Kiev, Ukraine
maria050690@ukr.net, ecoetic@yandex.ru
Constructed a basic model of the radionuclide content of Cs-137 in the cascade
Didorovsky ponds. The data monitoring stage. Based on field data, carried out the
extrapolation of the basic model and obtain an accurate model of the cascade. As a result,
the extrapolated model conclusions concerning the accumulation of radionuclides Cs137 in the cascade Didorovskih ponds for 50 years.
Keywords: radioactivity, chamber model, migration of radionuclides.
Труды четвертой международной конференции
29
О СРОКАХ НАСТУПЛЕНИЯ ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ ФАЗ ТОПОЛЯ
БАЛЬЗАМИЧЕСКОГО (POPULUS BALSAMIFERA L.) В УСЛОВИЯХ
АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ Г. УФА
(РЕСПУБЛИКА БАШКОРТОСТАН)
Кулагин А.А., Николаева В.В.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы»,
Уфа, Россия
kulagin_aa@mail.ru, lerun85@mail.ru
В статье дана характеристика вегетационного периода тополя бальзамического,
произрастающего в 7 административных районах города Уфа с учетом уровня
аэротехногенного загрязнения в них. В результате выявлено, что во время вегетационного периода тополь проявляет различные способы адаптации к условиям
окружающей природной среды. Но в большей степени поллютанты влияют на
тополь бальзамический в конце вегетационного периода – во время осеннего
окрашивания листьев и листопада.
Ключевые слова: тополь бальзамический, аэротехногенное загрязнение, фенологическая фаза, адаптация, Уфа
В связи с современными темпами развития промышленного производства возрастает количество и токсичность загрязнителей окружающей природной среды. Основными примесями
атмосферы, повреждающими леса в странах с развитой промышленностью, являются соединения
серы, фтора, хлора, нитрозные газы, выхлопные
газы автомобильного транспорта и пылевидные
выбросы [3].
Одним из аспектов жизнедеятельности
древесно-кустарниковой растительности, на которую оказывают влияние антропогенные загрязнения, являются даты наступления и продолжительность фенологических фаз. Так, известно, что
от сильного воздействия диоксида серы на 9 дней
задерживается распускание почек и на 36 дней
– развертывание листьев, а общая продолжительность вегетационного периода сокращается на
20-40 дней [5].
Преждевременный листопад может быть
вызван действием хронических концентраций в
течение короткого времени (минуты, часы). При
этом повреждается мякоть листьев, отчего на них
появляются сначала мелкие пятна, затем лист буреет, обесцвечивается и опадает [5]. Хроническое
поражение диоксидом серы приводит к уменьшению размеров ассимиляционных органов, снижению прироста, преждевременному листопаду,
прекращению плодоношения и др. Газообмен
при этом нарушается на длительное время [2].
В связи с вышесказанным, представляется актуальным проведение исследований
протекания фенологических фаз древеснокустарниковой растительности на территориях,
подверженных влиянию аэротехногенного загрязнения.
Объектом данного исследования стал тополь бальзамический (Populus balsamifera L.), про-
израстающий на территории города Уфа (Республика Башкортостан). На территории города было
заложено 7 постоянных пробных площадей (по
одной в каждом из семи административных районов). При анализе результатов учитывалось то,
что в Уфе выделяют 3 зоны аэротехногенного загрязнения [1]. Фенологические наблюдения проводились в течение вегетационного сезона 2014
года. Методика наблюдения стандартная [4].
Сроки протекания фенологических фаз тополя бальзамического, приводящих к полному
облиствению, не имели существенных различий
(рис.). Например, фаза набухания почек была зафиксирована в разных районах города в период
с 19 по 26 апреля, дата распускания листовых
почек — с 26 апреля по 5 мая. Исключением является Орджоникидзевский район, где эта фаза
произошла очень быстро – с 27 по 30 апреля.
Выявлено совпадение фаз цветения в районах, относящихся к одной зоне аэротехногенного
загрязнения. В Орджоникидзевском и Калининском районах – с 25 апреля по 6 мая. В Демском и
Ленинском районах – с 30 апреля по 9 мая. В зоне
среднего загрязнения период цветения дольше –
с 27 апреля по 9 мая.
Плодоношение во всех районах города происходило в течение 3 дней (с 31 мая по 3 июня) –
одновременно во всех районах в жаркую сухую
погоду.
В осенние цвета листья тополя бальзамического быстро окрасились в зоне сильного загрязнения (в Орджоникидзевском и Калининском
районах) – с 21 августа по 24 сентября. Дольше этот процесс продолжался в зонах слабого
загрязнения и относительного контроля: до 27
сентября — в Советском районе, до 4 октября – в
Кировском, Ленинском и Демском районах и до
15 октября — в Октябрьском районе.
30
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Смена фенологических фаз тополя бальзамического (Populus balsamifera L.). (НП — набухание почек, РЛП – распускание листовых почек, ФЗ – фаза зеленения. РЛ – распускание листьев, Ц –
цветение. П- плодоношение. ОЛ – окрашивание листьев. Л – листопад).
Раньше, чем в других районах, листопад начался в зонах сильного загрязнения и относительного контроля (10-14 августа), позже в районах,
расположенных в зонах слабого аэротехногенного загрязнения – 1 сентября.
Анализируя протекание осеннего окрашивания листьев и листопада, следует внести ряд
важных замечаний.
Во-первых, в большинстве районов города
листопад начинается раньше, чем осеннее окрашивание листьев. Так, например, в Орджоникидзевском районе листопад начался 10 августа, а
осеннее окрашивание листьев началось лишь 21
августа. Таким образом, листопад начинался с
листопада не окрашенных, а зеленых листьев.
Во-вторых, следует обратить внимание на
Советский и Октябрьский районы. В них фенологическая фаза листопада началась позднее по
сравнению с другими районами. Так, если в большинстве районов листопад начался в среднем 15
августа, то в данных районах — лишь 1 сентября.
Следовательно, на осеннее окрашивание и листопад тополя бальзамического непосредственное влияние оказывает количество антропогенных поллютантов, которые могут накапливаться
в листьях во время газообмена с окружающей
средой.
В-третьих, в большинстве районов города
на листьях тополя бальзамического были зафиксированы некротические пятна. Полученные данные представлены в таблице.
В большинстве районов на 10-12 дней раньше, чем естественное окрашивание, на листьях
появляются некротические пятна. Это говорит о
высокой подверженности листьев тополя воздействию газообразных примесей воздуха антропогенного происхождения, например, при накоплении серы, приводящему к сульфатному отрав-
лению клеток. Некроз кончика и края листа может объясняться повреждением при накоплении
тяжелых металлов. Необходимо вновь обратить
внимание на Советский и Октябрьский районы,
в которых некрозы появлялись одновременно и
позже естественной осенней окраски листьев соответственно.
Таким образом, фенологические фазы тополя бальзамического весенне-летнего периода
во всех районах города протекают одновременно вне зависимости от уровня аэротехногенного загрязнения. Можно лишь отметить быстрое
протекание распускания листовых почек в Орджоникидзевском районе. Эту фазу можно считать критической, наряду с цветением, так как в
этот момент происходит соприкосновение с открытым воздухом кончиков первых листьев. Ее
быстрое протекание в зоне сильного антропогенного загрязнения указывает на один из способов
адаптации зеленых растений к условиям среды и
защиты одной из критических фаз от их влияния.
Пóзднее полное осеннее окрашивание листьев и листопад в районах со средним уровнем
загрязнения и относительного контроля играют
важную роль, заключающуюся в том, что листья дольше остаются зелеными. И, следовательно, способны дольше выполнять свои функции.
А именно: биологические (осуществление фотосинтеза, газообмен, транспирация) и санитарногигиенические (поглощение углекислого газа и
других примесей воздуха аэротехногенного происхождения, выделение фитонцидов, шумозащитную, ветрозащитную и др.).
Ранний листопад зеленых листьев, наблюдаемый в Орджоникидзевском районе, может
указывать на проявление защитных приспособлений растений к воздушным примесям. При
этом происходит сбрасывание листвы для того,
Труды четвертой международной конференции
31
Таблица 1. Даты появления осенней окраски листьев и некротических пятен на листьях тополя
бальзамического (Populus balsamifera L.)
Зона
аэро- Район г. Уфа
техногенного
загрязнения
Дата появления
некротических
пятен
НООЛ
Интервал, дн.
I – c высоким
1-Орджоникидуровнем
зевский
аэротехногенного 2 — Калининский
загрязнения
08.08.
21.08.
13
11.08.
23.08.
12
II – c
3 — Октябрьский
повышенным
4 – Советский
уровнем
5 – Кировский
аэротехногенного
загрязнения
03.09.
27.08.
13.08.
27.08.
27.08.
26.08.
-7
0
13
III – зона
относительного
контроля
15.08.
12.08.
26.08.
27.08.
11
15
6 – Ленинский
7 –Демский
чтобы снизить общее количество загрязняющих Список литературы
веществ, попадающих в организм растения через
устьица при газообмене. Противоположная ситу- 1. Гатин И. М. Естественное возобновление древесных пород в условиях техногенного заация более позднего начала листопада и поздгрязнения (на примере Уфимского промышнего появления некротических пятен на листьях,
ленного центра): автореф. … канд. биол. наук.
наблюдаемая в Октябрьском и Советском райоУфа: изд-во ГОУ ВПО «Башгосмедуниверсинах, указывает на то, что антропогенные услотет РОСЗДРАВА», 2006. 21 с.
вия в них практически не оказывают влияния
2.
Исаев А.А. Экологическая климатология. М.:
на вегетационный сезон данного интродуцента —
Научный мир, 2003. 472 с.
тополя бальзамического.
3.
Рожков А.А., Козак В.Т. Устойчивость лесов.
В целом же, действию антропогенных полМ.: Агропромиздат, 1989. 293 с.
лютантов на территории Уфимского промышлен4.
Соловьев А.Н. Биота и климат в ХХ столетии.
ного центра в большей степени подвержены феРегиональная фенология. М.: Пасьва, 2005.
нологические фазы, завершающие вегетацион288 с.
ный период – осеннее окрашивание листьев и
5.
Тарабрин В. П. Физико-биохимические мехалистопад.
низмы взаимодействия загрязнения и растений // Растения и промышленная среда. Днепропетровск: Наука, 1990. С. 64-71.
DATES OF THE ONSET OF PHENOLOGICAL PHASES BY BALSAM POPLAR
(POPULUS BALSAMIFERA L.) IN CONDITIONS OF ANTHROPOGENIC
POLLUTION IN THE CITY OF UFA (THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN)
Kulagin A.A., Nikolaeva V.V.
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Bashkir State
pedagogical University of M. Akmulla», Ufa, Russia
kulagin_aa@mail.ru, lerun85@mail.ru
The paper shows the characteristic of the vegetative season by balsam poplar, which
grows in 7 administrative districts of the city of Ufa, taking into account the level of
environmental contamination in them. Identified as a result that during the vegetative
season poplar shows different ways to adapt to the conditions of the environment. But
to a greater extent pollutants operate on the balsam poplar at the end of the vegetative
season - during the autumn coloring of leaves and leaf fall.
Keywords: Balsam poplar, aerotechnogenic pollution, phenological phase, adaptation,
Ufa
32
Индикация состояния окружающей среды
СРАВНЕНИЕ КАЧЕСТВА СРЕДЫ МАЛОГО ГОРОДА И РАЙОННОГО
ПОСЕЛКА В ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА
ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АССИМЕТРИИ
Маринина А.А.
Филиал Тюменского государственного университета в г. Ишиме, Ишим, Россия
marinastasya@mail.ru
В работе рассматриваются данные, отражающие состояние атмосферного воздуха населенных пунктов Тюменской области. Материал собран в течение 2014 года
на территории г. Ишима и р.п. Голышманово. Установлено, что атмосферный воздух в городе в отдельных точках «относительно чистый», а в поселке «чистый».
Ключевые слова: биоиндикация, флуктуирующая асимметрия, Betula pendula
Roth, качество среды, антропогенная нагрузка
В соответствии с природоохранительным
законодательством Российской Федерации, оценка качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение
генофонда и обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности [6].
Поскольку в настоящее время любая урбанизированная экосистема подвержена загрязнению, ее исследование направлено, прежде всего,
на оценку состояния окружающей среды. В современных условиях все большее значение приобретает оценка экологического состояния, как природных популяций, так и отдельно взятых организмов. Наиболее чувствительными и в то же время весьма доступными для изучения объектами
являются растения. Растения позволяют оценить
весь комплекс воздействий, характерных для данной территории в целом, поскольку они подвержены прямому воздействию двух сред: почвы и
воздуха [1]. Несомненным плюсом является и то,
что растения не могут мигрировать, длительное
время остаются на исследуемой территории, что
позволяет вести долгосрочный мониторинг.
Часто в работах по биомониторингу и биоиндикации обращаются к понятию флуктуирующая асимметрия (ФА). Это незначительные ненаправленные отличия морфологических признаков от нормальных показателей, возникающие
как результат нарушения развития в условиях
негативного воздействия. При этом метод оценки
экологического состояния среды по ФА достаточно чувствителен и позволяет фиксировать даже
незначительные отклонения параметров среды,
еще не приводящих к существенному снижению
жизнеспособности особи. [4]
Нами было исследовано состояние среды
в городе Ишиме и в рабочем поселке Голышманово. Оба населенных пункта находятся на юге
Тюменской области.
Площадь города Ишима – 4616 га, население – 61,9 тыс. человек. г. Ишим. По итогам 1997
года Ишим занимал 2 место в группе средних
городов федерального конкурса «Самый благоустроенный город России». А в 2002 году город занял 1 место в группе городов на конкурсе «Самый
благоустроенный населенный пункт Тюменской
области». Однако, начиная с 1998 года, наблюдается тенденция к увеличению уровня загрязненности атмосферного воздуха [2].
Р.п. Голышманово расположен в 70 км к
северо-западу от Ишима, население достигает 16
000 человек. На территории поселка действует
комбинат хлебопродуктов, деревоперерабатывающая Российско-Американская компания РашФор. Поселок достаточно хорошо озеленен и находится в окружении леса. Как для города, так и
для поселка самым значительным загрязнением
атмосферного воздуха является автомобильный
транспорт.
В работе использовали предложенную В.М.
Захаровым [1] методику определения флуктуирующей асимметрии (ФА), основанную на выявлении нарушений симметрии развития листовой
пластины растений под действием техногенной
нагрузки.
На территории г. Ишима точками сбора
листьев стали улица Чехова, улица К. Маркса и
ООПТ «Березовая роща». Улица Чехова имеет
небольшой транспортный поток, однако на ней
находится крупная станция технического обслуживания. Улица К. Маркса является главной улицей города, характеризуется большим потоком
автомобильного транспорта разной грузоподъемности. ООПТ «Березовая роща» расположена на
выезде из города, район имеет достаточно низкое
антропогенное воздействие.
На территории р.п. Голышманово точкой
сбора листьев послужила улица Строителей. Это
маленькая улица на окраине поселка с небольшим транспортным движением, примыкающая
к одной из главных улиц поселка с оживленным
потом машин.
Труды четвертой международной конференции
33
Таблица 1. Показатели ФА листьев березы для г. Ишима и п. Голышманово в 2014 году
Место сбора листьев
1
2
3
4
5
Показатель флуктуирующей асимметрии
Балл
0,055
0,055
0,056
0,052
0,057
1
1
2
1
2
п. Голышманово
г. Ишим (1) ул. Чехова
г. Ишим (2) ул. Чехова (район СТО)
г. Ишим (3) ООПТ «Березовая роща»
г. Ишим (4) ул. К. Маркса, школа №5
Во всех случаях точка сбора листьев находилась на расстоянии не более двух метров от
проезжей части.
Согласно методике с каждого листа сняли
показатели по 5-ти параметрам с левой и правой
сторон [5]. Затем вычислялось среднее относительное различие на признак для всей выборки.
Полученный показатель характеризует степень
асимметричности организма. Данные представлены в таблице
Из таблицы видно, что показатель ФА в
г. Ишиме может составлять 2 балла, что соответствует оценке «относительно чисто». Для точки
5 известны данные, собранные в 2010 году, тогда
ФА листа березы составляла 0,008, что соответствовало оценке «чисто» [2]. Очевидно, что за
пять лет ситуация в городе ухудшилась.
По сравнению с г. Ишимом в р.п. Голышманово показатель загрязнения окружающей среды
составил 1 балл, что выше отдельных показателей г. Ишима. Это говорит о том, что уровень загрязнения атмосферного воздуха в р.п. Голышманово ниже, чем в городе, что вполне закономерно.
Таким образом, наши наблюдения подтвердили
положение о том, что загрязнение атмосферного
воздуха населенных пунктов зависит от интенсивности автомобильного потока и развитости
производства.
Список литературы
1. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: методика
2.
3.
4.
5.
6.
оценки — М.: Центр экологической политики
России, 2000. — 68 с.
Козловцева О.С., Крико О.А., Пихтовникова
И.С. Оценка состояния воздушного бассейна
отдельных районов г. Ишима (Тюменской области) на основании методов биоиндикации
// Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы
развития [Текст] : материалы V науч.- практ.
конф. / отв. Ред Н.Н. Никитина: Изд – во
ИГПИ им. П.П. Ершова. – вып. 5. – С. 196 — 197
Константинов Е.Л. Особенности флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth.) как вида
биоиндикатора: автореф. дисс. канд. биол. наук. Калуга, 2001.20 с.
Мелехова О. П., Егорова Е. И., Евсеева Т. И.
Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. Учебное пособие для студ. высш. учеб.,заведений.
М.: Издательский центр «Академия», 2007. —
288 с.
Советова Е.С. Стаковецкая О.К. Куликова
Н.А. Оценка экологического состояния
воздушной среды г. Иваново различными
методами // Cборник статей международных
научно-практических
конференций
с
дистанционным участием [Электронный
ресурс] — URL: http://sibac.info/index.php/
2009-07-01-10-21-16/4453-2012-10-27-17-51-32
— Дата обращения: 05.11.14
Федеральный закон ”Об охране окружающей
среды” от 10.01.2002 N 7-ФЗ, 2002, ст. 1, 3, 19, 63
издательство Норматика , 48 с.
COMPARISON OF QUALITY OF THE ENVIRONMENT OF A TOWN AND
DISTRICT THE VILLAGE IN THE TYUMEN REGION ON BASE ANALYSIS THE
FLUCTUATING ASYMMETRY
Marinina A. A.
Branch of the Tyumen State University in Ishim, Ishim, Russia
marinastasya@mail.ru
This paper deals with data reflecting the state of the air of the city. The material was
collected during 2014 in the city of Ishim and the village Golyshmanovo Tyumen region.
It was found that the air in the city at individual points «relatively clean», and in the
village of «clean».
Keywords: bioindication, fluctuating
environmental quality, human pressure
asymmetry,
Betula
pendula
Roth,
34
Индикация состояния окружающей среды
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЯ «GRAPHS» ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ
ИНДИКАТОРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛУЖАНКИ ОБЫКНОВЕННОЙ (VIVIPARUS
VIVIPARUS)
Мякишков К.А., Пашина Е.А., Крупнова Т.Г., Машкова И.В.
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
kit-174@mail.ru, elenap333@mail.ru, krupnovatg@mail.ru, mashkoffa@ya.ru
Экспериментальные данные индикационных исследований проанализированы
и визуализированы с использованием модуля «GRAPHS». Рассмотрено влияние
физико-химических показателей качества воды озер на развитие пресноводного
брюхоногого моллюска Viviparus Viviparus в эталонных условиях Ильменского
государственного заповедника, выявлены индикаторные параметры.
Ключевые слова: биоиндикация, моллюски, физико-химические показатели
качества воды, высота раковины, ординация, метод главных компонент
Методы биоиндикации водной среды в настоящее время приобретают все более важное
значение в связи с усложняющимся техногенным воздействием на природные экосистемы. В
современных условиях исследование лишь одних абиотических факторов не дают возможности оценить всей полноты антропогенного изменения внешней среды.
Предыдущие многолетние исследования
физико-химических показателей качества воды и
индексов биоразнообразия гидробионтов позволяют сделать вывод о возможности использования озер Ильменского государственного заповедника, в частности озера Ильменское [1, 2], в качестве эталонных для анализа состояния водоемов,
испытывающих антропогенную нагрузку.
Брюхоногие моллюски имеют важное значение для биомониторинга пресных поверхностных вод, в частности для выявления долговременных антропогенных воздействий [3]. Они широко используются для биоиндикации водной среды [4, 5], а также в классической экотоксикологии,
в частности для индикации загрязнений природных вод тяжелыми металлами [6, 7]. Лужанка
обыкновенная (Viviparus Viviparus) – наиболее распространенный в пресных водоемах Южного Урала брюхоногий моллюск, который после проведения соответствующих исследований может быть
с успехом использован в качестве индикаторного
вида.
Изучение влияния экологических факторов на показатели развития Лужанки представляют как значительный теоретический интерес,
поскольку позволяет расширить представления о
взаимоотношениях организма моллюска со средой, так и имеют практическое значение в плане
выявления взаимосвязи абиотических и биотических показателей оценки качества водной среды [8]. В настоящей работе изучено влияния
физико-химических показателей на развитие Лужанки в эталонных условиях Ильменского заповедника. Для анализа экспериментальных дан-
ных был использован метод канонического анализа, который все более широко применяется в
экологических исследованиях [9].
Целью работы являлось выявление зависимости изменения качественных и количественных параметров Лужанки от физико-химических
показателей воды озер Ильменское и Аргаяш.
Материалы и методы
Исследования проводили в июне – июле
2014 года на территории научной базы Ильменского государственного заповедника УрО РАН.
Для проведения исследований были выбраны
семь стаций в прибрежной зоне озера Ильменское (Site 1–Site 7) и две станции в прибрежной
зоне озера Аргаяш (Site 8–Site 9).
Моллюски собирались вручную с грунта
(на мелководье), с поверхности водных растений
и камней, а также с применением специализированных орудий сбора: скребка, драги, сита. При
орудийном методе сбора пробы грунта с находящимися в них моллюсками промывались в полевых условиях, животные извлекались и фиксировались в 96%-ном спиртовом растворе.
Раковины моллюсков измерялись с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 см. Раковины промерялись по шести стандартным промерам [10]: высота раковины, ширина раковины,
высота завитка, высота последнего оборота высота и ширина устья с колумеллярным отворотом.
Всего было промерено 397 раковин.
Отбор проб воды для определения физикохимических параметров и гидрохимического анализа осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000.
Химико-аналитические
исследования
проб воды в каждой точке производили в лаборатории согласно стандартным методикам. Для
спектрофотометрических исследований был использован фотоколориметр КФК-3. Для потенциометрических и кондуктометрических измерений
использовали портативные Мультитест ИПЛ и
Труды четвертой международной конференции
Мультитест КСЛ соответственно. Температуру
воды (TW, ºС) измеряли in situ с использованием
ртутного термометра. Растворенный кислород
(DO, мг/л) определяли in situ титриметрически
методом Винклера. Насыщаемость кислородом
(P%) рассчитывали, исходя из табличных значений равновесного содержания кислорода при
соответствующих температурах.
Результаты и обсуждение
В исследованных точках было обнаружено 11 видов брюхоногих моллюсков (табл. 1).
Наибольшим количеством видов характеризуется точка 9 (озеро Аргаяш), наименьшее количество видов обнаружено в точке 6 (озеро Ильменское).
На рис. 1 представлено соотношение видов и мест их обитания визуализированное с использованием корреляционного канонического
анализа. Визуализация данных производилась с
использованием модуля «GRAPHS», разработанного ООО «Вычислительные и информационные
системы», г Сыктывкар специально для геобиологических исследований [11].
На приведенной ординационной диаграмме видно, что в левой верхней части расположились точки 5 – 7 (озеро Ильменское). На гидробионтов в данных точках проботбора оказывает
антропогенное влияние автотрасса и железная
дорога. В левой нижней части сосредоточены точки 1 – 4 (озеро Ильменское) не испытывающие
антропогенного влияния. Точки пробоотбора на
озере Аргаяш сосредоточились в правой части
плоскостной диаграммы. На диаграмме хорошо
выделяются виды характерные для каждой группы точек пробоотбора. Отметим, что вид Viviparus
viviparous равноудален практически от каждой
точки, то есть является наиболее универсальным
и может быть использован для биомониторинга.
В результате произведенных замеров и расчетов обнаружено, что количественные морфологические признаки высоты раковины характеризуются большой, часто непрерывной изменчивостью, на которую существенно влияют экологические факторы. Сравнивая коэффициент изменчивости признаков, отметили, что вариабельность высоты раковины составляет 27,7%, тогда
как вариабельность количества завитков – 12,8%.
Следовательно, исследование изменчивости признака высоты раковины позволит оценить роль
генотипа и среды в формировании изменчивости
особей в естественных популяциях, а также критерии классификации различных форм изменчивости. Поэтому, на наш взгляд, можно ориентироваться на степень равномерного распределения
признака при оценке качества воды озер.
Высота раковины использовалась в качестве относительного показателя возраста моллюсков. В каждой точке было определено нормиро-
35
ванное количество раковин каждого класса. Согласно выборке был рассчитан классовый интервал и произведена разбивка раковин на пять
классов согласно размерам 1,5…1,9 см, 2,0…2,4 см,
2,5…2,9 см, 3,0…3,4 см, 3,5…3,9 см. Методом граф
(рис. 2) были определены главные компоненты,
которые оказывают определяющее влияние на
размерно-возрастную структуру популяции.
На наш взгляд показатели качества воды,
определенные в 2014 году оказывают наибольшее
влияние на молодых особей. Представлен граф по
коэффициентам Съеренсена-Чекановского, центрирование по численности лужанок с высотой
раковины 1,5 – 1,9 см (см. рис. 2). Наилучшая корреляция численности лужанок с высотой раковины 1,5 – 1,9 см выявлена от содержания кислорода (в мг/л и насыщаемости в %), окисляемости,
неорганического растворенного азота и азота в
аммонийной и нитратной формах.
Выводы
В настоящей работе методами канонического анализа была исследована зависимость
развития популяции брюхоногого моллюска
Viviparus viviparus от физико-химических показателей качества воды озер Ильменского государственного заповедника.
Список литературы
1. Кострюкова А.М., Крупнова Т.Г., Машкова
И.В. Биомониторинг озер Ильменского государственного заповедника // Молодой ученый. 2013. № 4. С. 156–158.
2. Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова
И.В., Ракова О.В. Экологические проблемы
состояния водной экосистемы озера Ильменское // Вестник Тамбовского университета.
Серия: Естественные и технические науки.
2013. Т. 18. № 3. С. 878–882.
3. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М., 1985. 158 с.
4. Schulte-Oehlmann U., Bettin C., Fioroni P.,
Oehlmann J. Marisa cornuarietis (Gastropoda,
Prosobranchia): a potential TBT bioindicator for
freshwater environments // Ecotoxicology. 1995.
V. 4. Is. 6. Р. 372–384.
5. Андреенкова И.В, Круглов Н.Д., Федченкова
Л.В., Юрчинский В.Я. Экологическая специфичность брюхоногих моллюсков и биоиндикация водной среды. Чтения памяти профессора В.В. Станчинского. Смоленск, 1995. С.
83–87.
6. Jozwiak M.A., Jozwiak M., Kozlowski R.,
Rabajczyk A. The role of indicator malacofauna
in pollution assessment of inland water exposed
to anthropopressure: the case of the Kielce Lake
// Ecological chemistry and engineering S. 2010.
V. 17, Is. 4. P. 485–494.
36
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Канонический корреляционный анализ.
Рисунок 2. Граф по коэф. Съеренсена-Чекановского (центрирование по численности лужанок с
высотой раковины 1,5 – 1,9 см).
Труды четвертой международной конференции
37
Таблица 1. Численность видов брюхоногих моллюсков в различных точках пробоотбора.
Вид
1
2
3
4
Anisus vortex
Bithynia tentaculata
Lymnaea auricularia
Lymnaea ovata
Lymnaea stagnalis
Pisidium obtusale
Planorbis carinatus
Planorbis planorbis
Sphaerium corneum
Valvata pisciwlis
Viviparus viviparus
0
6
0
1
1
1
0
6
13
2
73
0
9
4
0
2
0
0
5
5
0
89
0
33
10
4
4
3
0
8
24
3
89
Количество видов
8
6
9
Site
5
6
7
8
9
0
3
3
1
4
1
0
1
14
0
68
0
3
20
4
14
0
3
17
10
1
69
0
9
6
0
22
1
5
22
13
9
65
0
4
16
0
8
0
4
10
2
8
68
0
20
5
6
15
1
0
3
5
5
10
6
64
16
2
10
3
13
1
8
2
37
8
9
9
8
9
11
7. Gupta S.K., Singh J. Evaluation of mollusc as 9. Leps J., Smilauer P. Multivariate analysis of
sensitive indicatior of heavy metal pollution in
ecological data using CANOCO. New York, 2003.
aquatic system: a review // The II OAB Journal 10. Андреева С.И., Андреев Н.И., Винарский
Special Issue on Environmental Management for
М.В. Определитель пресноводных брюхоноSustainable Development. 2011. V. 2. Is. 1. P. 49–
гих моллюсков (Mollusca: Gastropoda) Запад57.
ной Сибири. Ч. 1. Gastropoda: Pulmonata. Вып.
8. Кострюкова А.М., Крупнова Т.Г., Машкова
1. Семейства Acroloxidae и Lumnaeidae. Омск,
И.В., Силин В.Ю., Нутфуллина В.Х. Исследо2010.
вание видового состава перифитонных мик- 11. Новаковский А.Б. Обзор современных пророорганизмов озера Ильменское // Вестник
граммных средств, используемых для анаТамбовского университета. Серия: Естественлиза геоботанических данных // Растительные и технические науки. 2014. Т. 19. № 5. С.
ность России. 2006. № 9. С. 86–96.
1692–1695.
USING THE MODULE «GRAPHS» FOR THE DETECTION OF INDICATOR
PARAMETERS OF VIVIPARUS VIVIPARUS
Myakishkov K.A., Pashina E.A., Krupnova T. G., Mashkova I. V.
South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
kit-174@mail.ru, elenap333@mail.ru, krupnovatg@mail.ru, mashkoffa@ya.ru
Experimental data of the indicative studies were analyzed and visualized using the
module ‘GRAPHS’. The influence of physico-chemical parameters of lakes water quality
on the development of freshwater gastropod Viviparus Viviparus in the reference
conditions of Ilmensky State Reserve was considered, an indicator parameters was
identified.
Keywords: bioindication, gastropods, physico-chemical parameters of water quality,
height shell, ordination, Principal Component Analysis
38
Индикация состояния окружающей среды
ВЛИЯНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА
СТЕПЕНЬ ТОКСИЧНОСТИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Олькова А.С., Фокина А.И., Лялина Е.И.
ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет», Киров,
Россия
morgan-abend@mail.ru, annushka-fokina@mail.ru, lyalina.ekaterina@inbox.ru
Проведены модельные эксперименты по установлению влияния глутатиона
восстановленного (GSH) на токсичность меди (II). Тестировали соотношения
Cu:GSH равные 0:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4. Показано, что восстановленный глутатион
снижает токсическое действие тяжелых металлов для гидробионтов. Максимальное снижение токсичности действующей концентрации меди наблюдали при
соотношении Cu:GSH 1:4.
Ключевые слова: восстановленный глутатион, медь, биотестирование, токсичность, тяжелые металлы
Одной из основных причин снижения токсичности ионов является уменьшение их биодоступности за счет реакций комплексообразования [3]. Способностью к комплексообразованию
обладают неспецифические органические соединения: кислоты, сложные эфиры, фенолы, амины,
аминокислоты, углеводы, свободно редуцирующие сахара, белковоподобные вещества [2]. Среди специфических органических соединений активными лигандами являются гуминовые кислоты и фульвокислоты, а также глутатион, протекторное действие которого глубоко исследуется на
уровне биохимических реакций внутри организма [1]. При этом практически не изучен процесс
взаимодействия восстановленного глутатиона с
токсикантам вне живого организма. Поэтому целью нашей работы было исследование влияния
специфического органического соединения (на
примере восстановленного глутатиона) на проявление токсичности ионов тяжелых металлов.
Изучали токсическое действие модельных
растворов, содержащих сульфат меди (II) с концентрацией ионов меди 1 мг/дм3 (1 ПДК для питьевой воды), в которые добавляли восстановленный глутатион (GSH) таким образом, чтобы соотношение Cu:GSH было равно 0:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4.
Биотестирование изучаемых растворов проводили на бактериальной тест-системе «Эколюм» на
основе специального штамма Escherichia coli М-17,
простейших Paramecium caudatum Ehrenberg (инфузории) и низших ракообразных Daphnia magna
Straus.
С помощью выбранных экспресс-методов
биотестирования получены результаты, согласующиеся между собой в выявленных тенденциях
(табл. 1).
Присутствие в тестируемом растворе Cu2+
в концентрации, соответствующей предельно допустимому уровню для питьевых вод, оказало
резкое угнетающие действие на тест-функции
инфузорий и бактериальной тест-системы «Эколюм»: по этим биотестам проба была отнесена к
третьей, наиболее опасной, группе токсичности.
Угнетение биолюминесценции раствором
сульфата меди (II) без глутатиона в сравнении
с влиянием его на хемотаксис инфузорий было
значительней. При этом добавка мольного эквивалента глутатиона не смогла сдвинуть равновесие в сторону снижения токсичности ни для
тест-системы «Эколюм», ни для инфузорий. Для
последних наблюдали незначительное увеличение индекса токсичности, однако эти колебания
были в пределах погрешности метода.
Увеличение доли глутатиона в 2 раза (соотношение 1:2) снизило токсическое действие меди:
на инфузорий на 15,4%, на бактериальную тестсистему – практически на 70%. Однако, тестируемая среда, в соответствии с используемыми методиками, все ещё обладала острой токсичностью,
относясь ко II группе по обоим биотестам.
Задача по максимальному снижению токсичности действующей концентрации меди была решена при соотношении Cu:GSH равном 1:4.
В этом случае экспресс-методами биотестирования установлено отсутствие острой токсичности
исследуемого раствора меди. Тенденция более яркого отклика бактериальной тест-системы сохранилась. Если хемотаксис инфузорий активизировался на 67% по сравнению со значениями, полученными в растворе меди, то биолюминесценция
«Эколюм» фактически сравнялась с контрольными значениями, то есть приблизилась к нулю.
Эксперименты по совместному влиянию
глутатиона и меди продолжили с использованием организмов более высокого уровня организации. Биотестирование по ответным реакциям
D. magna позволяет оценивать не только острые
токсические эффекты, но и получать данные о
хроническом токсическом воздействии. Основные результаты биотестирования исследуемых
растворов отражены в таблице 2.
Результаты установления острой токсичности по D. magna согласуются с данными, полученными в экспресс-биотестах. Растворы, содер-
Труды четвертой международной конференции
39
Таблица 1. Влияние глутатиона на интегральную токсичность растворов меди в экспресс-биотестах.
Вариант
Cu2+
1:1
1:2
1:4
Токсичность по P. сaudatum
Индекс Т
Группа
Токсичности
0,78 ± 0,015
0,85 ± 0,015
0,66 ± 0,021
0,26 ± 0,06
III
III
II
I
Токсичность по тест-системе «Эколюм»
Индекс Т
Группа
Токсичности
99,79 ± 0,03
99,83 ± 0,09
29,98 ± 9,17
0,19 ± 4,87
III
III
II
I
Таблица 2. Влияние глутатиона на интегральную токсичность растворов меди для D. magna.
Вариант
Cu2+
Смертность, %
96 ч. 24 дня
100
—
Плодовитость,
% от контрольных значений
Морфологические и другие
патологические изменения
—
Изменения двигательной активности:
замирание и резкие скачки. Быстрая гибель в течение 1-х суток
1:1
100
—
0
Иммобилизованные особи лежат на
дне, дафнии «вздрагивают», гибель на
вторые сутки
1:2
53,3
70
0
Торможение роста, крайне бледная
окраска
1:4
0
3,3
101
Помутнение плазмы клеток в жаберных отростках ног; отставание развития
некоторых особей
Примечание: « — » — показатель не был зафиксирован, т.к. выживших особей не было.
жащие добавки меди, а также меди и глутатиона,
равные соотношениям 1:1 и 1:2, оказывали максимальный токсический эффект, проявляющийся в
высокой смертности рачков за 96 часов эксперимента. Время гибели в данных закономерно увеличивалось от нескольких часов до конца острого
опыта в ряду «добавка 1 ПДК меди → добавка
Cu:GSH (1:1) → добавка Cu:GSH (1:2)». При этом
в варианте Cu:GSH (1:2) по истечении 96 часов
погибла только половина особей. С оставшимися
дафниями эксперимент был продолжен. Рачки
имели значительное отставание в развитии по
сравнению с контролем: наблюдали уменьшение
размеров тела, бледность покровов и исчезновение капель жира. Кроме того, дафнии были
бесплодны, выводковые камеры не были образованы ни разу. В итоге в варианте «1:2» реализовались два основных критерия хронического
токсического действия: гибель особей за 24 дня
значительно превысила 20% — достигла 70%, способности к размножению не было.
Размножение дафний в долговременном
эксперименте наблюдали только при соотношении Cu:GSH 1:4. Плодовитость была практически равна контрольным значениям. В то же время, угнетение особей было очевидно. Наблюдалась значительная дифференциация размеров тела рачков, что, вероятно, связано, с индивидуальной чувствительностью особей, несмотря на
использование молоди от синхронизированной
культуры. К концу эксперимента разница в ли-
нейных размерах тела сгладилась. Самым ярким
морфо-функциональным признаком негативного химического воздействия, который проявился
в опыте, можно считать помутнение плазмы клеток в жаберных отростках ног вплоть до темнокоричневого их цвета. Плавательные антенны
большинства особей также потемнели. Такой токсический эффект действия тяжелых солей тяжелых металлов, солей калия, магния аммония описан Л. А. Лесниковым (1967) и затем использован
в определительной таблице для «Качественноколичественного биотеста на D. magna в течение 10 суток» (Лесников, Мосиенко, 1992). Можно,
предположить, что описанные патологические
явления связаны именно с вновь образованными
комплексными соединениями меди и глутатиона, поскольку в растворах, содержащих витальные концентрации меди таких эффектов не наблюдали.
Интересна динамика гибели D. magna в течение длительного эксперимента. В токсикодинамике процесса отметили два основных периода
гибели рачков. Первый – в начале эксперимента, который привел к гибели половины испытуемых особей в варианте Cu:GSH (1:2) на момент
истечения 4-х суток «острого опыта». В конце
эксперимента, вероятно, в силу накопления критической концентрации меди, вновь происходит
гибель дафний, оставшиеся особи находятся в
крайне угнетенном состоянии. Таким образом,
показано, что восстановленный глутатион снижа-
40
Индикация состояния окружающей среды
ет токсическое действие тяжелых металлов (на Список литературы
примере меди) для гидробионтов при его добавке
в качестве протектора в воду. Данный факт дает 1. Кулинский В. И., Колесниченко Л. С. Биологическая роль глутатиона // Успехи современфундаментальную научную основу для разработной биологии, 1990. Т 110. № 1(4). С. 20–33.
ки препаратов, имеющих ремедиационное значе2.
Линник П. Н., Набиванец Б. И. Формы миние для загрязненных водных объектов.
грации металлов в пресных поверхностных
водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986, 269 с.
Работа выполнена при финанансовой под- 3. Никаноров А. М., Жулидов А. В. Биомонитодержке гранта Президента Российской Федерации
ринг металлов в пресноводных экосистемах.
№ МК-3964.2015.5.
Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 312 с.
EFFECT OF SPECIFIC ORGANIC COMPOUNDS ON THE TOXICITY OF HEAVY
METALS
Olkova A.S., Fokina A.I., Lyalina E.I.
Vyatka State University of Humanities, Kirov, Russia
morgan-abend@mail.ru, annushka-fokina@mail.ru, lyalina.ekaterina@inbox.ru
Model experiments were conducted to establish the effect of reduced glutathione (GSH)
on the toxicity of copper (II). Tested molar ratios Cu: GSH equal to 0: 1, 1: 1, 1: 2, 1: 3,
1: 4. Demonstrated that reduced glutathione reduces the toxic effects of heavy metals
to aquatic organisms. The maximum decrease toxic effect of copper concentration was
observed at a ratio of Cu: GSH 1:4.
Keywords: reduced glutathione, copper, bioassay, toxicity, heavy metals
Труды четвертой международной конференции
41
СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ МАКРОЗООБЕНТОСА КАК ИНДИКАТОР
СОСТОЯНИЯ ЛИТОРАЛИ ЭСТУАРИЯ РЕКИ НЕВЫ
Панкова Е.С., Сафронова Д.В., Бродский А.К.
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия
lizapankova@yandex.ru, dollydolly@mail.ru, brodsky-tempus@yandex.ru
Статья посвящена изучению структуры сообществ макрозообентоса Невской
губы Финского залива. Исследованы состав и структура литоральных сообществ
северного берега. Проанализировано воздействие на биоту антропогенных факторов.
Ключевые слова: макрозообентос, литораль, Невская губа, показатель доминирования
Проблема изучения и прогнозирования
экологического состояния Невской губы и восточной части Финского залива остро встала в
связи со строительством сооружений по защите Санкт-Петербурга от наводнений (дамбы). По
данным Государственного гидрологического института, происходит общее уменьшение водообмена между Невской губой и восточной частью
Финского залива, а также заболачивание мелководных частей Финского залива рядом с дамбой [1].
Невская губа и прилежащая к ней восточная часть Финского залива, являясь эстуарием реки Невы, получает с ее водами широкий спектр загрязнителей, сопутствующих хозяйственной деятельности человека в этом районе.
На качество воды Финского залива влияют сбросы неочищенных или недостаточно очищенных
канализационных вод, существует проблема затонувших или брошенных кораблей и боеприпасов [2, 3].
В настоящий момент одними из наиболее
опасных видов хозяйственной деятельности в восточной части Финского залива являются намывы новых земель, в частности, намыв территории Васильевского острова. Шлейф мутных вод
от места ведения работ распространяется на расстояние до 150 км (Рисунок). Фиксируется резкое
уменьшение прозрачности воды. Данные мониторинга, проведенного ФГУП «Севморгео» в 2007
г., показывают заиление донных осадков, увеличение в них концентраций ряда тяжелых металлов, отмечается существенное (хотя и локальное)
загрязнение нефтепродуктами [4].
Причину сложной эволюции зообентоса
Невской губы (его состава, структуры, количественных параметров) нужно искать в антропогенном воздействии на этот водоем [5].
С целью получения фоновых данных для
последующего анализа воздействия антропогенных факторов на жизнедеятельность прибрежных сообществ были исследованы состав и структура литоральных сообществ макрозообентоса
на шести станциях, равномерно расположенных
вдоль северного берега на различном, все возрастающем, удалении от места наиболее интенсивного поступления взмученного осадка в воду.
Отбор проб проводился в летние сезоны 2009-2011
гг. (рис. 1). Пробы макрозообентоса отбирались
с помощью трубчатого пробоотборника в трех
повторностях и фиксировались спиртом. В лаборатории животные были разделены по группам, для каждой из которых были рассчитаны
численность и биомасса организмов на квадратный метр, затем животные были определены до
вида. Для исследуемых сообществ был рассчитан показатель доминирования (С) по формуле:
2
𝑖
𝐶 = ∑(𝑛
, где 𝑛𝑖 — степень доминантности
𝑁)
каждого вида (чаще всего на основании числа
особей), 𝑁 — общая степень доминантности (численность особей всех видов) [6].
Всего было обнаружено 57 видов представителей макрозообентоса, наибольшим видовым
богатством обладали хирономиды — 28 видов
(Таблица).
Наименьшее количество видов животных
отмечено на станции Ушково (22 вида), наибольшее — на станции Смолячково (42 вида), которая
является самой удаленной станцией от СанктПетербурга. Станция Ушково — пятая по удаленности от Санкт-Петербурга, такое малое количество видов донных животных, зафиксированное
на ней, вероятно, связано с особенностями местообитания: дно представлено достаточно крупным рыхлым песком, сразу становится глубоко,
во время пробоотборов на данной станции часто
отмечались волны.
Сравнение структуры сообществ донных
животных на разных станциях по мере удаления
от Санкт-Петербурга выявило тенденцию к снижению общей численности животных макрозообентоса с 2009 по 2011 гг., а также снижение общей численности макрозообентоса по мере удаления от Санкт-Петербурга в первой половине лета. Интересна следующая закономерность — численность олигохет велика при низкой численности амфипод и наоборот — численность олигохет
снижается при росте численности амфипод, что
42
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Количество видов по семействам в литоральных сообществах эстуария реки Невы.
Семейство
Ольгино
сем. Naididae
сем. Enchytraeidae
3
1
сем. Lumbriculidae
1
сем. Erpobdellidae
сем. Glossiphoniidae
1
сем. Sphaeriidae
сем. Euglesidae
1
1
сем. Valvatidae
сем. Viviparidae
1
сем. Bithyniidae
1
сем. Planorbidae
сем. Mysidae
сем. Gammaridae
сем. Pontogammaridae
1
сем. Hydroptilidae
сем. Hydropsychidae
1
1
сем. Caenidae
сем. Baetidae
сем. Polymitarcyidae
сем. Ephemerellidae
4
сем. Chironomidae
подсем. Diamesinae
подсем. Orthocladiinae
подсем. Chironominae,
триба Tanytarsini
подсем. Chironominae,
триба Chironomini
подсем. Tanypodinae
сем. Ceratopogonidae
сем. Haliplidae
Горская
Комарово
тип Annelida
подкласс Oligochaeta
отр. Naidomorpha
4
4
1
1
отр. Lumbricomorpha
1
1
подкласс Hirudinea
тип Mollusca
класс Bivalvia
отр. Luciniformes
1
класс Gastropoda
отр. Ectobranchia
1
отр. Vivipariformes
Зеленогорск
Ушково
Смолячково
4
1
3
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
отр. Rissoiformes
отр. Lymnaeiformes
тип Artropoda
класс Malacostraca
отр. Mysida
1
отр. Amphipoda
1
1
1
1
1
1
1
класс Insecta
отр. Trichoptera
1
1
1
отр. Ephemeroptera
1
2
1
1
4
2
1
1
4
1
1
1
1
1
9
3
1
7
4
4
3
1
6
4
5
2
1
11
4
5
8
3
7
3
9
1
1
1
1
отр. Coleoptera
1
отр. Diptera
1
1
Труды четвертой международной конференции
43
Рисунок 1. Схема отбора проб в эстуарии реки Невы.
может быть связано с активным хищничеством
последних.
Доминирующей группой по численности
и биомассе на всех станциях в большей или меньшей степени являются амфиподы, хирономиды и
олигохеты. Не встречаются совсем водяные ослики и личинки стрекоз, редки пиявки.
Поденки и хирономиды на станциях Ольгино и Горская достигают максимальной численности и биомассы в июне каждого исследованного года, в июле происходит резкий спад численности и биомассы, что связано с вылетом имаго
этих насекомых. На остальных станциях максимум этих показателей отмечается в июле, при
этом на станции Ушково в 2009 и 2011 гг. поденки
не встречались вообще.
Амфиподы на всех станциях Ольгино и Горская представлены одним видом —
Gmelinoides fasciatus, а на станциях Комарово, Зеленогорск, Ушково и Смолячково —
Pontogammarus robustoides, оба упомянутых вида
являются интродуцентами и одновременно не
встречаются, по-видимому, из-за разной требовательности к солености воды.
На станциях Комарово и Зеленогорск однократно найден солоноватоводный рачок Neomysis
integer. Показатель доминирования (С) на всех
станциях колебался в основном от 0,1 до 0,3, т.е.
степени доминантности видов сообществ значительно не отличались. Максимальные показатели доминирования (С = 1) отмечены на станции
Ольгино в середине июня 2011 г., на станции
Комарово — в начале июля 2009 г., на станции
Зеленогорск — в июне-июле 2011 г., Ушково —
в июле-августе 2011 г. В это время на вышеука-
занных станциях сообщества были представлены
лишь одним видом макрозообентоса.
Наиболее изученной, в части многолетней
динамики численности и биомассы макрозообентоса, является станция Ольгино, на которой проводились исследования в 1985, 1999, 2004 гг. [7].
С 1985, 1999 гг. по 2011 г. на станции Ольгино на порядок снижается численность и биомасса
всех групп макрозообентоса. Сменяется доминирующая по численности группа: до 2004 г. доминировали хирономиды и олигохеты, позже доминирующей группой становятся амфиподы. По
биомассе доминирующей группой во все годы
наблюдений являются амфиподы, однако происходит замена местных видов амфипод на интродуцированные.
Сравнение полученных данных с литературными позволяет сделать вывод о снижении
общей численности и биомассы макрозообентоса
за последнее десятилетие, что может быть связано с возрастающей антропогенной нагрузкой
на эстуарий реки Невы. Видовой состав животных на изученных станциях различается незначительно, при этом на самой удаленной от СанктПетербурга станции (Смолячково) количество видов максимально, немного меньше видов зафиксировано на станции Ольгино (ближайшая к
Санкт-Петербургу), что, вероятно, связано с благоприятными пищевыми условиями в этом месте, однако животные представлены здесь более
эврибионтными формами.
Список литературы
1. Веремьев А.В., Гришман З.М., Евдокимов И.И.
и др. Создание экологических баз данных
44
2.
3.
4.
5.
Индикация состояния окружающей среды
для Финского залива // Информационные системы в науке (материалы симпозиума). – М.,
1995. — С. 31.
Белкина Г.Ю. Кронштадтский район // Экологическая обстановка в районах СанктПетербурга. Под ред. Голубева Д.А., Сорокина
Н.Д. – СПб.: Формат, 2003. – С. 263 – 303.
Кронштадт. Экология района. 2005 /
http://gorobmen.spb.ru.
Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый «удар» по Невской губе // Транспорт
Российской Федерации. №5 (18), 2008, — С.
60-63.
Балушкина Е.В., Финогенова Н.П., Слепухи-
на Т.Д. Изменение характеристик в системе
Ладога – р. Нева – Невская губа – восточная
часть Финского залива // Экологическое состояние водоемов и водотоков бассейна реки
Невы. — СПб, 1996. – С. 91 – 131.
6. Бродский А.К. Общая экология: учебник для
студентов высших учебных заведений. — 3-е
изд., стер. — М., 2008. — 256 с.
7. Березина Н.А., Голубков С.М., Губелит Ю.И.
Структура литоральных зооценозов в зоне
нитчатых водорослей эстуария реки Невы //
Биология внутренних вод. — 2009. — №4, с.
48-56.
COMMUNITY STRUCTURE OF MACROZOOBENTHOS AS AN INDICATOR OF
THE NEVA RIVER ESTUARY LITTORAL STATE
Pankova E.S., Safronova D.V., Brodsky A.K.
Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
lizapankova@yandex.ru, dollydolly@mail.ru, brodsky-tempus@yandex.ru
Article is dedicated to study of macrozoobenthos community structure in the Neva
Bay of the Gulf of Finland. Community structure and composition were studied for
littoral communities of the northern shore. Influence of anthropogenic factors on biota
is analyzed.
Keywords: macrozoobenthos, littoral, Neva Bay, dominance index
Труды четвертой международной конференции
45
БИОИНДИКАЦИЯ ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИРОДНЫХ
ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА ОСНОВЕ
МИКРОЯДЕРНОГО ТЕСТА
Петрашова Д.А., Пожарская В.В., Завадская Т.С., Муравьев С.В., Белишева Н.К.
ФГБУН Кольский научный центр РАН, Апатиты, Россия
petrashova@admksc.apatity.ru, vika_pozharskaja@mail.ru, green.myrtal@mail.ru,
sss3mail@yahoo.com, natalybelisheva@mail.ru
Представлены результаты исследования цитогенетических нарушений в двуядерных клетках лимфоцитов периферической крови и клетках буккального
эпителия горных рабочих Мурманской области.
Ключевые слова: микроядра, лимфоциты, буккальный эпителий
Подземная разработка руды, содержащей
естественные примеси радионуклидов (урана, тория, радия), ассоциирована с воздействием природных источников ионизирующей радиации
на организм горных рабочих. Облучение организма горняков происходит вследствие вдыхания/глотания пылевых частиц смешанных частиц радиоизотопов, вдыхания радона и продуктов его распада, внешнего облучения тела смешанными источниками излучения. Целью данного исследования являлась оценка цито- и генотоксических эффектов природных источников
ионизирующего излучения с применением МЯТ
на лимфоцитах крови и буккальном эпителии
горняков, пребывающих под землей в условиях
смешанного ионизирующего излучения.
Материал и методы
Материалом исследования служили образцы лимфоцитов периферической крови и буккального эпителия горняков, работающих под
землей в условиях повышенного содержания радона (Мурманская область). Взятие биологического материала проводилось в рамках ежегодного
медицинского осмотра работников горнорудного
производства. Все испытуемые были ознакомлены с целью и условиями исследования и дали на
участие свое согласие. Данные, представленные
в статье, получены в результате анализа образцов
биологического материала более 100 испытуемых
(возраст от 19 до 66 лет, стаж работы в условиях хронического облучения от 1 года до 45 лет).
Для определения генотоксических эффектов производственной среды было оценено содержание
микроядер в лимфоцитах периферической крови
горнорабочих. МЯТ проводили в соответствии с
методикой [6, 9]. Долю двуядерных клеток с микроядрами оценивали относительно 1000 двуядерных клеток, цитокинез которых был остановлен
цитохалазином В, т.е. в клетках, проходивших
первый митоз между 48 и 72 ч после стимуляции
ФГА [3]. Взятие образцов буккального эпителия
и процедуры приготовления препаратов проводили по соответствующей методике [2]. Оценка
частоты встречаемости клеток с генетическими
и цитологическими нарушениями [8] проводили
на основе анализа не менее 1000 клеток на каждом препарате [4]. При этом учитывали клетки
с микроядрами, двуядерные клетки, ядра с насечкой, кариопикноз, кариорексис, кариолизис,
фрагментацию и вакуолизацию ядра, нарушения
типа ядерных почек и апоптозные тельца. Анализ препаратов проводили с помощью микроскопа AXIOSTAR PLUS (Karl Zeiss, Германия) (об.15 х
ок.40, 100), оснащенного видеокамерой.
Результаты и обсуждения
Когорта испытуемых была представлена
работниками рудника и фабрики (65% и 35%, соответственно). На фабрике преобладают работники
в возрасте старше 40 лет (60%). По результатам
анкетирования 33% обследованных работников
рудника не курят, из них 18% раньше курили,
но избавились от вредной привычки. На фабрике
доля некурящих на 10% выше и составляет 43%, из
них 16% раньше курили. Доля курящих и не курящих работников на руднике и фабрике составляет
67 и 57% соответственно. В целом, в исследуемой
когорте 24% испытуемых в течении двух недель
до взятия биологического материала переболели простудными заболеваниями, 7% употребляли
антибиотики. Рентгенографическому обследованию в течении полугода подверглись 6% работников. Витаминные препараты принимало 32%
респондентов.
Микроядра в лимфоцитах. Анализ препаратов
лимфоцитов периферической крови группы лиц,
подверженных хроническому воздействию повышенной концентрации радона показал, что среднее число двуядерных клеток без идентифицированных нарушений, составляет 984,1±6,8 на 1000
двуядерных клеток (96-99%). Среднее число лимфоцитов с микроядрами (МЯ) достигало 15,9±6,8
клеток (0,5-3,5%), что соответствует значениям
для жителей российских городов – от 8,6 до 17,7
46
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Частоты встречаемости клеток с цитогенетическими особенностями (%).
Показатели
Клетки
с
нормальным
ядром
Клетки с микроядрами
Клетки с кариолизисом
Клетки с кариопикнозом
Клетки с кариорексисом
Клетки с фрагментацией ядра
Клетки с двумя ядрами
Клетки с ядерными «почками»
Клетки с насечкой и перетяжкой ядра
Контроль
курящие n=8
Рудник
курящие n=58
M±m
Фабрика
курящие n=9
58.7±5.09
36.4±3.86
0.16±0.04
Рудник
некурящие
n=25
Фабрика
некурящие
n=8
26.9±4.26
30.9±3.07
28.5±4.95
0.35±0.04
0.42±0.16
0.30±0.07
0.27±0.06
27.0±3.84
46.7±2.45
60.7±6.24
56.1±3.28
61.0±6.47
4.3±1.08
1.3±0.13
0.6±0.12
1.4±0.24
0.7±0.15
0.38±0.18
12.2±1.38
6.5±0.99
6.7±0.99
7.6±2.37
5.9±0.92
1.4±0.03
4.0±2.11
2.8±1.21
1.3±0.43
0.016±0.016
0.19±0.03
0.03±0.02
0.20±0.07
0.04±0.02
—
0.03±0.007
0.01±0.011
0.02±0.001
—
—
0.03±0.001
0.01±0.01
0.06±0.04
—
[5; 1]. В проанализированных препаратах отмечается стабильно высокое число клеток с МЯ у
мужчин со стажем работы 20-30 лет (в некоторых
случаях до 30 двуядерных клеток с МЯ на 1000).
Проведено сравнение группы обследованных горняков, в возрасте от 20 до 30 лет (стаж 1-7 лет) с
одновозрастной группой жителей города Апатиты не занятых в горнорудном производстве, проживающих в близких социально-экономических
условиях и имеющих одинаковый характер медицинского обслуживания. Установлено, что у
подверженных хроническому облучению лиц наблюдается большее число клеток с микроядром
(13,6±8,2 против 10,6±3,6 в контрольной группе).
Таким образом, у подверженных хроническому
облучению природными источниками смешанного ионизирующего излучения выявлено более
высокое число лимфоцитов периферической крови с микроядрами по сравнению с одновозрастной группой лиц, не имеющих в анамнезе факторов радиационных воздействий. Присутствие
микроядер в лимфоцитах свидетельствует о повреждении хромосом [7], поскольку известно, что
микроядра являются небольшими структурами,
образующимися в результате отставания хромосом и их фрагментов в процессе митотического
деления.
зал, что в исследуемой группе наблюдается более низкое число клеток с нормальным ядром
относительно контрольной группы, превышение
относительно контроля почти в 2 раза клеток
с кариолизисом, значительное превышение клеток с кариорексисом и 20 кратное превышение
двуядерных клеток. Полученные результаты цитогенетического анализа буккального эпителия
горных рабочих (табл. 1) оказались сходными с
нашими данными, полученными в предыдущих
исследованиях [4].
Встречаемость клеток с микроядрами в данном исследовании достоверно превышала результаты, полученные ранее, как для горняков,
так и для контрольной группы. Многофакторный
дисперсионный анализ показал, что на число
микроядер в клетках буккального эпителия достоверно оказывает влияние такая вредная привычка как курение (сила влияния фактора 36,6%,
при р=0,029), что согласуется с литературными
данными. На такие факторы как место работы
внутри ГОКа, стаж работы и возраст испытуемых
приходится по 10-11%.
Проведенные исследования показали, что
цитогенетические особенности в лимфоцитах
периферической крови, вызванные облучением
смешанных источников ионизирующего излучения природного происхождения, проявляютМикроядра в буккальном эпителии. Анализ ся в более высоком числе двуядерных лимфоклеток буккального эпителия у горняков пока- цитов с микроядрами относительно одновозраст-
Труды четвертой международной конференции
ной группы лиц, не имеющих в анамнезе факторов радиационных воздействий. Возрастание
двуядерных клеток в группе горняков, по сравнению с контрольной группой, может свидетельствовать о воздействии ионизирующей радиации
на процесс цитокинеза, нарушение которого может приводить к появлению многоядерных клеток. Аналогичная картина наблюдается и в клетках буккального эпителия — у работников рудника и фабрики число микроядер к в клетках
буккального эпителия достоверно выше, чем в
контроле, однако, внутри когорты рабочих на
количество микроядер оказывает существенное
влияние факт курения табака.
47
4.
5.
Список литературы
1. Ахмадуллина Ю.Р., Аклеев А.В. Оценка уровня лимфоцитов периферической крови с
микроядрами у потомков первого поколения
хронически облученных отцов // Вестник Челябинского государственного университета.
2013. Вып.2. С. 97-98.
2. Мейер А.В.. Дружинин В.Г., Ларионов А.В.,
Толочко В.А. Генотоксические и цитотоксические эффекты в буккальных эпителиоцитах детей, проживающих в экологически различающихся районах Кузбасса // Цитология.
2010. Т.52, №4. С.305-310.
3. Пелевина И.И., Афанасьев Г.Г., Алещенко
А.В., Антощина М.М, Готлиб В.Я., Конрадов А.А., Кудряшова О.В., Лизунова E.Ю.,
Осипов А.Н., Рябченко Н.И., Серебряный
А.М. Молекулярно-клеточные последствия
6.
7.
8.
9.
аварии на ЧАЭС // Радиац. биология. Радиоэкология. 2011. Т. 51, № 1. С. 154-161.
Петрашова Д.А., Белишева Н.К., Пелевина
И.И., Мельник Н.А., Зользер Ф. Генотоксические эффекты в буккальном эпителии горняков, работающих в условиях облучения
природными источниками ионизирующего
излучения // Известия Самарского научного
центра Российской академии наук. 2011, Т. 13,
№1(7). С. 1792-1796.
Серебряный А.М., Аклеев А.В., Алещенко
А.В., Антощина М.М., Кудряшова О.В., Рябченко Н.И., Семенова Л.П., Пелевина И.И. Распределение индивидуумов по спонтанной
частоте лимфоцитов с микроядрами. Особенности и следствия // Цитология. 2011. Т. 53,
№1. С. 5-9.
Fenech M., Morley A. Solutions to the kinetic
problem in the micronucleus assay // Cytobios.
1985. Vol .43, N 172–173. Р. 233–246.
Lindberg H.K., Wang X., Jarventaus H., Falck
G.C., Norppa H., Fenech M. Origin of nuclear
buds and micronuclei in normal and folatedeprived human lymphocytes // Mutat. Res. 2007.
V. 617, № 1-2. Р. 33-45.
Tolbert P.E., Shy C.M., Allen J.W. Micronuclei
and other nuclear anomalies in buccal smears:
methods development // Mut. Res. 1992. 271. P.
69-77.
Yager J. W., Sorsa M., Selvin S. Micronuclei in
cytokinesis-blocked lymphocytes as an index of
occupational exposure to alkylating cytostatic
drugs // IARC Sci Publ. 1988. V. 89. Р. 213–216.
BIOINDICATION OF THE GENOTOXIC EFFECTS OF IONIZING RADIATION
BASED ON MICRONUCLEUS TEST
Petrashova D.A., Pozharskaya V.V., Zavadskaya T.S., Murav’ev S.V., Belisheva N.K.
Kola science centre, Apatity, Russia
petrashova@admksc.apatity.ru, vika_pozharskaja@mail.ru, green.myrtal@mail.ru,
sss3mail@yahoo.com, natalybelisheva@mail.ru
Results of research the cytogenetic infringements in peripheral blood lymphocytes and
buccal cells at miners from Murmansk region are presented
Keywords: micronucleus, lymphocytes, buccal cells
48
Индикация состояния окружающей среды
КАНОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БИОРАЗНООБРАЗИЯ МАКРОФИТОВ В ОЦЕНКЕ
КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЕР ИЛЬМЕНСКОЕ И АРГАЯШ
Проскурина А.И., Гараев Д.Р., Крупнова Т.Г., Машкова И.В.
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
proskurina.95@list.ru, garaevdr@front.ru, krupnovatg@mail.ru, mashkoffa@ya.ru
Настоящая работа посвящена изучению водных макрофитов и показателей качества воды озер Ильменское и Аргаяш, расположенных на территории Ильменского заповедника. Изучали физико-химические параметры (температуру воды
и воздуха, рН, электропроводность, растворенный кислород и углекислый газ,
нитраты, нитриты, аммоний, фосфаты, хлориды, бикарбонаты, кальций, магний
и содержание органических веществ) и макрофитов в течение июня-июля 2014
года. Было обнаружено 22 вида макрофитов. Визуализация и анализ экспериментальных данных проводились методами канонического анализа соответствий, в
том числе был использован метод главных компонент.
Ключевые слова: макрофиты, физико-химические показатели качества воды,
ординация, метод главных компонент
Интенсивная антропогенная нагрузка на
водоемы Южного Урала вызывает потребность в
проведении разностороннего экологического мониторинга водных экосистем региона. Особый
интерес представляет изучение озер Ильменского заповедника, обладающих эталонными свойствами по отношению к другим водоемам Челябинской области.
В настоящее время большое внимание уделяется изучению различных групп гидробионтов, населяющих пресные водоемы. Важный компонент пресноводных биогеоценозов – макрофиты, к которым относят высшие растения, приспособленные к жизни в водной среде, а также крупные водоросли. Их роль многообразна. В частности, макрофиты служат мощным фактором самоочищения водоемов. С другой стороны, особенности среды оказывают влияние на формирование растительных сообществ. Всестороннее исследование высшей водной растительности: видового состава, структуры и динамики сообществ
– необходимо при изучении водных экосистем
и процессов, происходящих в них. Характер фитоценозов водоема может служить показателем
его возрастного состояния, уровня антропогенного влияния, степени деградации. Сравнение в
этом плане различных заповедных озер, где есть
возможность вести наблюдения за естественными природными процессами при минимальном
воздействии человека, с озерами сопредельных
территорий может внести вклад в экологическое
прогнозирование и разработку мер по охране и
рациональному использованию водоемов.
Целью данной работы является анализ
структуры сообществ макрофитов относительно
ненарушенных озер Ильменского заповедника.
Для исследований были выбраны озера Ильменское и Аргаяш, имеющие мезотрофный и эвтрофный статус соответственно. Учитывая наименьшую степень антропогенного воздействия
их можно считать условно эталонными. Ставились следующие задачи: определение флористического состава макрофитов озер, определение
суммарной трофности водоемов по присутствию
макрофитов индикаторов, выявление связи состава сообществ с физико-химическими параметрами водной среды с помощью канонического анализа соответствий. В работе также рассмотрены
перспективы фитомониторинга водных систем
Южного Урала.
Материалы и методы
Исследования проводили в июне – июле
2014 года на территории научной базы Ильменского государственного заповедника УрО РАН.
Для проведения исследований были выбраны
семь стаций в прибрежной зоне озера Ильменское (Site 1–Site 7) и две станции в прибрежной
зоне озера Аргаяш (Site 8–Site 9).
В анализе макрофитной растительности
озера использованы литературные данные [1]. В
данной работе под макрофитами водоемов понимались крупные водоросли и сосудистые растения. Нормально развивающиеся в условиях водной среды и избыточного увлажнения и обитающие как в воде, так и прибрежной зоне.
Отбор проб воды для определения физикохимических параметров и гидрохимического анализа осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000.
Температуру воды (TW, ºС) измеряли in
situ с использованием ртутного термометра. Растворенный кислород (DO, мг/л) определяли in
situ титриметрически методом Винклера. Насыщаемость кислородом (P%) рассчитывали, исходя
из табличных значений равновесного содержания кислорода при соответствующих температурах.
Труды четвертой международной конференции
Химико-аналитические
исследования
проб воды в каждой точке производили в лаборатории согласно стандартным методикам. Для
спектрофотометрических исследований был использован фотоколориметр КФК-3. Для потенциометрических и кондуктометрических измерений
использовали портативные Мультитест ИПЛ и
Мультитест КСЛ соответственно.
Результаты и обсуждение
Воды озер Ильменское и Аргаяш являются
пресными, солесодержание 88…123 мг/л. Исследованные озера имеют гидрокарбонатный гидрохимический тип вод кальциевой группы. По
показателю кислотности воды слабо-щелочного
типа, рН 8,16…9,26.
Насыщаемость воды кислородом высокая –
72,3…103,7 %. Отметим, что несмотря на такие высокие значения содержания кислорода, для озера
Ильменское характерны высокие значения окисляемости, которая достигает 28 мгО2 /л. Согласно
же предыдущим исследованиям [2–4] и литературным данным [5] озеро Ильменское относится
к мезотрофному типу. Такие аномально высокие
значения окисляемости связаны с характерными
для июня – июля 2014 года погодными условиями. В результате затяжных дождей уровень воды в озере поднялся. Юго-западная часть озера
заболочена, с сплавинами по береговой линии,
переходящими в болото. От болота озеро отделено грядой. В этом году уровень воды поднялся
выше гряды, которая является водоразделом, и в
озерную воду попала болотная. Этим же объясняются повышенные значения аммонийного азота.
Озеро Аргаяш – эвтрофное [2], однако не испытывает антропогенного влияния. Высокая биомасса
фитопланктона приводит к тому, что содержание насыщаемость кислородом превышает 100%
в результате фотосинтеза. Одновременно фитопланктон вносит вклад в окисляемость за счет
продуцирования органических веществ.
Обнаружено
22
вида
макрофитов:
Phragmites australis (Sav.) Trin. ex. Stewd, Carex
leporina, C. riparia, C. acuta, Alisma plantago-aquatica
L., Potamogeton pusillus, P. luceus L., Lusimachia
vilgaris L., Typha latifolia L. Luthrum salicaria L.,
Ceratophyllum demerzum L., Muriophyllium spicatum
L., Stratiotes aloides L., Nuphar lutea (L.) Sw, Scirpus
lacustris L., Lemma trisulca L., Hydrocharis morsusrenae L., Lemma minor L., Nymphaea candida J. et
Presl., Elodea canadensis Mics, Nitella sp., Chara sp.
Была произведена оценка частоты встречаемости
видов согласно методикам [1, 6]. Визуализация
данных производилась с использованием модуля
«GRAPHS», разработанного ООО «Вычислительные и информационные системы», г. Сыктывкар
специально для геобиологических исследований.
На рис. 1 представлено соотношение видов и мест
49
их обитания визуализированное с использованием корреляционного канонического анализа. В
верхней части диаграммы расположены стации
и подмножества видов характерные для озера
Ильменское, в нижней – для озера Аргаяш.
Кроме того, для анализа данных был использован метод главных компонент (Principal
Component Analysis, PCA), применяемый для сжатия информации без существенных потерь информативности [7]. Его можно использовать при
определении влияния факторов внешней среды
на вариабельность показателей развития гидробионтов [8], в частности, этот метод был применен в работе [9] для анализа влияния физикохимических показателей качества воды на структуру речных сообществ макрофитов.
Далее были определены индикаторные виды путем нахождения для каждого вида макрофитов корреляционных зависимостей от факторов
среды. Методом графов были определены главные компоненты, которые оказывают определяющее влияние на видовую структуру популяции,
для видов обнаруженных более чем в одной Для
трех видов: Phragmites australis (Sav.) Trin. ex. Stewd,
Carex riparia, Carex acuta на графе были выделены
наиболее значимые физико-химические показатели.
На рис. 2 представлен граф в виде звезды, которая строилась центрированием по виду Phragmites australis (Sav.) Trin. ex. Stewd. В
качестве меры сходства использован коэффициент Съеренсена-Чекановского. Из 26 физикохимических показателей наиболее значимыми
оказались 8, которые были включены в корреляционную матрицу переменных, участвующих в
дальнейшем анализе.
На рис. 3 представлен канонический ординационный анализ полученных данных по методу главных компонент, согласно которому близость двух точек означает их схожесть, т.е. положительную корреляцию, а точки, расположенные
под прямым углом, являются некоррелироваными, а расположенные диаметрально противоположно – имеют отрицательную корреляцию [7, 8].
Таким образом, для индикаторного вида
Phragmites australis (Sav.) Trin. ex. Stewd характерна
сильная положительная корреляция с содержанием углекислого газа и слабая – с содержанием
ионов K+ . Отрицательная корреляция выявлена с
содержанием ионов Na+, содержанием кислорода
и рН среды (в порядке возрастания). Аналогичная
зависимость частоты встречаемости от показателей качества среды обнаружена для вида Carex
acuta.
Для вида Carex riparia выявлена слабая положительная корреляция с содержанием нитратионов, и сильная положительная корреляция с
соотношением анионов HCO3– / SO42– + Cl– , общим неорганическим азотом и ионами аммония.
Чаcтота встречаемости вида отрицательно корре-
50
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Корреляционный канонический анализ.
Рисунок 2. Граф по коэф. Съеренсена-Чекановского (центрирование по виду Phragmites australis (Sav.)
Trin. ex. Stewd).
Труды четвертой международной конференции
51
Рисунок 3. Канонический ординационный анализ по методу главных компонент для вида Phragmites
australis (Sav.) Trin. ex. Stewd.
лирует с общей жесткостью, содержанием ионов
K+ , а также соотношением катионов Ca2+ + Mg2+ /
Na+ + K+ .
4.
Выводы
В работе изучена видовая структура макрофитов озер Ильменское и Аргаяш. Методами
канонического анализа была исследована зависимость видового состава от трофического статуса водоема и физико-химических показателей
качества воды. Выявлены три вида, которые, по
нашему мнению, являются индикаторными для
условий Южного Урала – Phragmites australis (Sav.)
Trin. ex. Stewd, Carex riparia, C. acuta.
Список литературы
1. Абубакиров В.А. Методы распознавания образов в гидробиологическом анализе поверхностных вод. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.:
Гидрометеоиздат, 1985. Т.8. С. 22–43.
2. Кострюкова А.М., Крупнова Т.Г., Машкова
И.В. Биомониторинг озер Ильменского государственного заповедника // Молодой ученый. 2013. № 4. С. 156–158.
3. Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова
И.В., Ракова О.В. Экологические проблемы
состояния водной экосистемы озера Ильменское // Вестник Тамбовского университета.
5.
6.
7.
8.
9.
Серия: Естественные и технические науки.
2013. Т. 18. № 3. С. 878–882.
Машкова И.В., Кострюкова А.М., Крупнова
Т.Г. Оценка гидрохимических и гидробиологических показателей качества воды озера Ильменское (Челябинская область) Наука
ЮУрГУ Материалы 66-й научной конференции. Сер. ”Секции естественных наук” 2014. С.
389–394.
Снитько Л.В. Фитопланктон разнотипных
озер Ильменского заповедника (Южный
Урал. Дисс… канд. биол. наук. Сыктывкар,
2004. 224 с.
Семин В.А., Фрейндлинг А.В. Макрофиты как
индикаторы закисления и изменения трофности водоемов // Биол. науки. 1983. №7. С.
68–74.
Новаковский А.Б. Обзор современных программных средств, используемых для анализа геоботанических данных // Растительность России. 2006. № 9. С. 86 96.
Leps J., Smilauer P. Multivariate analysis of
ecological data using CANOCO. New York, 2003.
Aive Kõrs, Sirje Vilbaste, Kairi Käiro, Peeter
Pall, Kai Piirsoo, Jaak Truu, Malle Viik Temporal
change in the composition of macrophyte
communities and environmental factors
governing the distribution of aquatic plants
in an unregulated lowland river (Emajõgi,
Estonia) // Boreal Environment Research. V.17.
P. 460 472.
52
Индикация состояния окружающей среды
CANONICAL ANALYSIS OF THE BIODIVERSITY OF MACROPHYTES ON WATER
QUALITY ASSESSMENT OF LAKE ILMENSKOE AND ARHAYASH LAKE
Proskurina A.I, Garaev D.R., Krupnova T. G., Mashkova I. V.
South Ural State University, Сhelyabinsk, Russia
proskurina.95@list.ru, garaevdr@front.ru, krupnovatg@mail.ru, mashkoffa@ya.ru
The present work deals with aquatic macrophytes and water quality parameters
of Lake Ilmenskoe and Arhayash Lake which are located at Ilmensky Reserve. We
studied the physico-chemical parameters (water and air temperature, pH, conductivity,
dissolved oxygen and carbon dioxide, nitrates, nitrites, ammonia, phosphates, chlorides,
bicarbonates, calcium, magnesium and organic matter) and macrophytes in 2014 during
June-July. The 22 species of macrophytes were observed. It is conducted the analysis and
visualization of experimental data with the canonical correspondence analysis, using
Principal Component Analysis.
Keywords: macrophytes, physico-chemical parameters of water quality, ordination,
Principal Component Analysis
Труды четвертой международной конференции
53
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЯ ИНДЕКСА
САПРОБНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАССА КАЧЕСТВА
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Русова Н.И.
Воронежский государственный университет, г. Воронеж, Россия
Nadezhda_minnikova@mail.ru
В работе предложен автоматизированный способ вычисления индекса сапробности по Пантле Букку в модификации Сладечека для определения класса качества
поверхностных вод.
Ключевые слова: автоматизированный способ, индекс, проект, сапробность,
таксон
В системе Общегосударственной службы
Таким образом, в работе предложен автонаблюдения и контроля состояния природной матизированный способ вычисления индекса сасреды применяется оценка качества вод шестью пробности по Пантле Букку в модификации Слаклассами: от I «очень чистые» до VI «очень дечека, что позволяет ускорить процесс опредегрязные». Каждый класс вод характеризуется со- ления эколого-биологического качества поверхвокупностью формализованных гидробиологиче- ностных вод.
ских показателей, одним из них является метод
вычисления индекса сапробности (S) по Пантле Список литературы
Букку в модификации Сладечека [1,2,3]. Данный
индекс учитывает встречаемость индикаторов- 1. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова
О.В. Разнообразие водорослей-индикаторов
таксонов (h) и их индикаторную значимость
в оценке качества окружающей среды. Pilies
(s), определяемую по Унифицированным таблиStudio, Tel-AVIV, 2006. – 498 с.
цам [4]. Этот метод позволяет представлять состояние вод числовыми значениями, что обеспе- 2. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. – Л., 1974. – 60 с.
чивает возможность сопоставления результатов
эколого-биологического анализа, полученных в 3. Методика изучения биоценозов внутренних
водоемов. – М., 1975. – С. 73-117.
различных районах и в разные сроки опробова4.
Унифицированные методы исследования кания. Нами предложен автоматизированный спочества вод. Методы биологического анализа
соб вычисления индекса сапробности с применевод. Индикаторы сапробности. – М., изд-во
нием элементов программирования. Список низСЭВ, 1975. – С. 21-31.
ших микроскопических водорослей, используемых в качестве сапробных организмов для оценки эколого-биологического качества поверхностных вод был программным способом перенесен
в базу данных разрабатываемой программы (рис.
1.)
После чего эти данные могут быть использованы для расчета индекса сапробности. Для этого создается «проект». Каждый «проект» — это
отдельный объект исследования (например, река
или озеро) (рис. 2).
В открывшемся окне создается список низших микроскопических водорослей с их оценками обилия для каждой точки. Для этого одним
нажатием правой кнопкой компьюторной мыши
необходимо открыть окно со списком таксонов,
выбрать нужный и установить оценку обилия (h)
(рис.3).
Все остальные значения такие как: s – показатель сапробности; x – ксеносапробность; o –
олигосапробность; β – бета-мезосапробность; α
– альфа-мезосапробность; p –полисапробность;
S – сапробный индекс вычислятся автоматически(рис. 4).
54
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Список низших микроскопических водорослей, используемых в качестве сапробных
организмов для оценки эколого-биологического качества поверхностных вод.
Рисунок 2. Меню для создания проекта.
Труды четвертой международной конференции
Рисунок 3. Форма добавления таксонов.
Рисунок 4. Форма с автоматически рассчитанными значениями.
55
56
Индикация состояния окружающей среды
AUTOMATED METHOD FOR CALCULATION THE INDEX SAPROBITY FOR
CERTAIN CLASSES OF SURFACE WATER QUALITY
Rusova N.I.
Voronezh State University, Voronezh, Russia
nadezhda_minnikova@mail.ru
In this article, we propose an automated method for calculation the index saprobity
according to Pantle Bucca in the modification Sladecheka to determine the class of
surface water quality.
Keywords: automated method, index of saprobity, project, taxon.
Труды четвертой международной конференции
57
НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ РЕК
ПО МАКРОФИТАМ
Савицкая К.Л.
Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
karina_savv@mail.ru
Описана новая методика определения экологического статуса водотоков, в основу которой положен расчет Интегрального индекса экологического состояния
малых рек по макрофитам (ИРМЭС). Предложена шкала, предназначенная для
ранжирования малых рек по степени ценотической и надценотической организации водной и прибрежно-водной растительности (ЦНOP).
Ключевые слова: макрофиты, оценка, IBMR, сапробность, интегральный индекс, реки
С момента вступления в силу Водной Рамочной Директивы 2000 г. в практику мониторинговых исследований многих европейских государств активно внедряются новые методы биоиндикации, позволяющие более детально анализировать информацию о составе и обилии основных групп гидробионтов, в т. ч. о первично
продуцирующем компоненте водных экосистем
– макрофитах и их сообществах. Все чаще для объединения разноплановых данных по каждому из
биологических элементов качества вод вводятся
комплексные показатели или индексы, непосредственно указывающие на экологический статус
водного объекта [1]. В составе методической базы
Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь отсутствует интегральный критерий, на основе которого можно
определить экологическое состояние малых рек
по макрофитам. Попытка конструирования подобного интегрального показателя предпринята
в данной работе.
В качестве наиболее информативных параметров, свидетельствующих о присутствии и
степени антропогенной нагрузки на речную экосистему, были выбраны видовой состав, обилие индикаторных видов, степень ценотической/надценотической организации водной и
прибрежно-водной растительности (ЦНОР). При
этом оценить уровень загрязнения воды органическими веществами и токсичными продуктами
их распада позволяет Индекс сапробности по Р.
Пантле и Г. Букку в модификации Сладечека (S)
(рассчитанный по макрофитам) [2-3]. Повышенное содержание биогенных элементов в воде малых рек и общую деградацию водотоков индицирует Биологический индекс макрофитов для рек
(IBMR) [4-5]. Об антропогенной трансформации
рек в целом, и нарушении гидроморфологических условий в частности свидетельствуют особенности развития фитоценозов водных и околоводных макрофитов, а также последующее объединение сообществ в микро- и мезокомбинации
растительности.
Путем комплексирования трех вышеуказанных показателей был получен Интегральный
индекс экологического состояния малых рек по
макрофитам (ИРМЭС), который рассчитывается
по выражению:
𝑛
∑ 𝑓𝑖 ⋅ 𝐵𝑖
ИРМЭС =
𝑖=1
𝑛
,
∑ 𝑓𝑖
𝑖=1
где 𝐵𝑖 – нормированное значение i-го показателя; 𝑛 – количество исследуемых показателей; 𝑓𝑖 – весовой коэффициент, присвоенный iму показателю.
Балльные значения по каждому из показателей, а также соответствующие им весовые
коэффициенты приведены в таблице 1.
Экологическое состояние малых водотоков
определяется на основе значений ИРМЭС согласно разработанной шкале таблицы 2. Представленная шкала является 6-балльной, что упрощает
ее интеграцию в структуру комплексной оценки
состояния водных экосистем по уже имеющимся
в системе НСМОС блокам гидробиологических
показателей для других групп водной биоты [6].
При расчете Индекса сапробности по Р.
Пантле и Г. Букку в модификации Сладечека (S),
а также Биологического индекса макрофитов для
рек (IBMR) следует руководствоваться стандартными методиками [2-5]. Незначительному изменению подверглись лишь границы интервалов
значений IBMR для классов экологического состояния рек, что отражено в таблице 1. Следует
заметить, что Индекс сапробности положительно
зарекомендовал себя при использовании в НСМОС, а IBMR ранее применялся при определении
экологического статуса малых рек Минской области [7].
Для ранжирования малых рек по степени
ценотической и надценотической организации
растительности (ЦНOP) была разработана следующая шкала:
58
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Градации балльной оценки биологических показателей, используемых при вычислении
ИРМЭС.
Показатель
Значения
весового
коэффициента (f)
1
Баллы (В)
2
3
4
5
Пределы изменения значений индексов
IBMR
3
более 14
12-14
10-11.9
9-9.9
8-8.9
менее 8
S
3
менее 1.00
1.00-1.50
1.51-2.50
2.51-3.50
3.51-4.00
более 4.00
ЦНОР
2
1
2
3
4
5
6
6
Таблица 2. Шкала оценки экологического состояния малой реки по макрофитам
ИРМЭС
Состояние реки
1-1.4
Очень хорошее
1.5-2.4
Благополучное
2.5-3.4
Относительно благополучное
3.5-4.4
Удовлетворительное
4.5-5.4
Неудовлетворительное
5.5-6
1 – Растительность на участке реки
представлена хорошо сформированными, практически непрерывными поясами водных и
прибрежно-водных сообществ, образующих
устойчивые микро- и мезокомбинации. Фитоценозы не монодоминантные, полночленные, легко идентифицируются по доминантамэдификаторам. Жизненность большинства растений от 3 до 5 баллов. Степень зарастания русла
реки более 1/3.
2 – Два пояса водных и прибрежно-водных
ценозов заметно прерывистые, поскольку сообщества существуют лишь в пределах пригодных
биотопов вдоль русла реки. Присутствуют устойчивые микро- и мезокомбинации растительности. Отчетливо выражена мозаичность растительного покрова водотока, однако не происходит
наслоения фитоценозов и размытия их границ.
Сообщества чаще не монодоминантные. Жизненность большинства растений от 3 до 5 баллов.
Степень зарастания русла реки более 1/3.
3 – Ценотическая организация прослеживается только для пояса водной растительности,
прибрежно-водная растительность находится в
стадии сукцессии, доминирующие виды фитоценозов определить невозможно (дериватные сообщества). Степень зарастания русла реки более 1/3.
4 – Имеется только пояс водных фитоценозов. Сообщества либо монодоминантные, либо
бедные в видовом отношении. По берегам реки
произрастают рудеральные или луговые виды,
околоводные макрофиты встречаются отдельными экземплярами.
5 – Присутствуют лишь короткие фрагменты водных фитоценозов. Степень зарастания рус-
Критическое
ла реки менее 1/3. Жизненность большинства растений 2-3 балла.
6 – Водные и прибрежно-водные фитоценозы не формируются. Встречаются единичные водные и прибрежно-водные растения в небольшом
обилии и с жизненностью 1-3 балла, хаотично распределенные по руслу. Степень зарастания чаще
менее 1/3.
Часто ситуация, показанная в п. 6, характерна и для очень чистых рек, зарастанию которых препятствуют природные факторы: сильное
течение, подвижные песчаные грунты или твердое каменистое дно [8]. Тогда, чтобы избежать
значительной погрешности при итоговом определении экологического состояния реки, следует
отдавать приоритет видовому составу макрофитов: при наличии видов с высокой индикаторной
значимостью, указывающих на чистоту воды и
благоприятные условия, водотоку присваивается
1-2 балла по шкале ЦНОР.
Кроме того, не рекомендуется определять
IBMR и ЦНОР на сильно затененных участках
малых рек, где гидрофиты практически не встречаются.
Представленная система биоиндикации по
макрофитам была апробирована при установлении экологического статуса 18 малых рек, протекающих в 7 административных районах Минской
области. В результате среди исследуемых водотоков выделены реки с благополучным (5 рек), относительно благополучным (9 рек) и удовлетворительным (4 реки) состоянием, что подтверждено
гидрохимическими данными.
Совершенствование описанного подхода к
оцениванию экологического качества малых рек
Труды четвертой международной конференции
может осуществляться посредством уточнения
списка индикаторных видов и специфических
констант, заложенных в индексах для обозначения индикаторной значимости различных видов
макрофитов.
59
5.
Список литературы
1. Зинченко Т.Д., Выхристюк Л.А., Шитиков В.К.
Методологический подход к оценке экологического состояния речных систем по гидрохимическим и гидробиологическим показателям // Изв. СамНЦ РАН. – 2000. – Т. 2. – №
2. – С. 233-243.
2. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д.
Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ
РАН, 2003. – 463 с.
3. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа вод. 4-е изд. М., 1983. – 371 с.
4. Haury J., Peltre M.-C., Trémolières M., Barbe
J., Thiébaut G., Bernez I., Daniel H., Chatenet
P., Haan-Archipof G., Muller S., Dutartre A. ,
Laplace-Treyture C., Cazaubon A., LambertServien E. A new method to assess water trophy
6.
7.
8.
and organic pollution – the Macrophyte
Biological Index for Rivers (IBMR): its
application to different types of river and
pollution // Hydrobiologia. – 2006. –Vol. 70. – Р.
153-158.
AFNOR. Qualite de l’eau: Determination de
l’indice biologique macrophytique en riviere
(IBMR) – NF T 90-395, october 2003. Norme
française NFT. Saint-Denis, 2003. P. 90-395.
Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь: результаты наблюдений, 2012 / Под общ. ред. Кузьмина С.И. – Минск: «Бел НИЦ «Экология», 2013.
– 344 с.
Савицкая К.Л. Оценка экологического состояния малых рек на основе биологического
индекса макрофитов // Вестн. Белорус. гос.
ун-та. – 2014. – Сер. 2. – №3. – С. 22-27.
Бобров А.А., Чемерис Е.В. Описание растительных сообществ в водоемах и водотоках
и подходы к их классификации методом
Браун-Бланке // Гидроботаника: методология, методы: Матер. Школы по гидроботанике (п. Борок, 8-12 апреля 2003 г.). – Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003.
С. 105-117.
A NEW APPROACH FOR ECOLOGICAL STATUS ASSESSMENT OF SMALL RIVERS
USING MACROPHYTES
Savitskaya K.L.
Belarusian State University, Minsk, Republic of Belarus
karina_savv@mail.ru
A new ecological assessment method for small watercourses, based on the Integral
Macrophyte Index of Small River Ecological Status (IRMES), is described. The special
scale is offered, which gives an opportunity to range small rivers according to the degree
of cenosis/supercenosis organization of their aquatic and semi-aquatic vegetation.
Keywords: macrophytes, assessment, IBMR, saprobity, integral index, rivers
60
Индикация состояния окружающей среды
ИНДИКАЦИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ВЫБРОСОВ КРУПНЫХ ГОРОДОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВОДНЫХ БАЗ ДАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫБРОСОВ
ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
Шагидуллин А.Р., Грачева Н.Н., Зарипова А.А., Гилязова А.Ф., Сизов А.Н.
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия
Artur.Shagidullin@tatar.ru, Nataly.Gracheva@tatar.ru, Alina.Ayzatova@tatar.ru,
Alia.Gilyazova@tatar.ru, Sizov-an90@yandex.ru
Расчетный мониторинг загрязнения атмосферного воздуха является эффективным инструментом для определения уровня негативного воздействия промышленных выбросов. Сводные базы данных параметров выбросов загрязняющих
веществ были созданы для трех крупных промышленных центров Республики
Татарстан. С использованием созданной базы данных могут проводиться оценки
текущей загрязненности или выполняться прогнозные расчеты.
Ключевые слова: загрязнение воздуха, промышленные выбросы, расчетный
мониторинг
Современный уровень развития техносферы характеризуется высокими темпами негативного воздействия промышленных источников на
все компоненты урбоэкосистемы. Одним из наиболее значительных отрицательных факторов является загрязнение атмосферного воздуха выбросами предприятий. Контроль изменения интенсивности такого загрязнения и соответствующих
изменений качества атмосферного воздуха является актуальной задачей современного общества.
На сегодняшний день, одним из важнейших инструментов, позволяющим осуществлять такой
контроль, являются сводные базы данных параметров выбросов вредных веществ в атмосферный воздух.
Сводные базы данных выбросов стационарных источников составляются на основе данных проектов нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) предприятий. Актуальная
база предоставляет возможность анализа текущего уровня воздействия промышленных источников на качество атмосферного воздуха города, а
также возможность прогнозирования его изменения в связи с вводом новых производств, изменения режимов работы предприятий и т.д.
Наряду с другими регионами работы по
созданию сводных баз данных параметров выбросов вредных веществ в атмосферу проводятся
в Республике Татарстан. Республика Татарстан
является важнейшим промышленным регионом.
Три самых крупных города республики являются
крупными промышленными центрами, на территории которых располагаются предприятия всероссийского значения химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслей.
По итогам 2014 года, в базе данных г. Казань учтены 258 предприятий, г. Н.Челны – 115,
г. Нижнекамск – 114, в которые вошли все наиболее значимые предприятий городов. Из источников учтенных предприятий в атмосферу поступа-
ет 41,5 тыс. тонн вредных веществ в год в г. Казани, 23,3 тыс. тонн/год – в г. Н.Челны, 73,8 тыс.
тонн/год – в г. Нижнекамск. Предприятиями выбрасывается широкий перечень примесей (рис.1),
существенная часть которой обладает эффектом
суммации вредного действия.
Важнейшим аналитическим показателем
является масса загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу. Анализ изменения этого показателя в течение длительного срока в ряде случаев позволяет проводить приблизительную оценку эффективности осуществляемых программ по
снижению негативного воздействия промышленных выбросов.
В г. Казани основной объем выброса (по
массе валового выброса) приходится на оксид
углерода (9745,9 тонн/год), диоксид азота (7999,8
тонн/год), этилен (5747,6 тонн/год), смесь предельных углеводородов С1-С5 (3689,6 тонн/год),
метан (3351,7 тонн/год), диоксид серы (2885,8
тонн/год), оксид азота (1455,6 тонн/год). Основная
масса веществ, загрязняющих атмосферный воздух в г. Н.Челны, приходится на оксид углерода
(7270,9 тонн/год), оксиды азота (4833,9 тонн/год),
диоксид серы (4443,1 тонн/год), неорганическая
пыль с содержанием SiO2 70-20% (844,9 тонн/год).
В г. Нижнекамск в наибольшем количестве выбрасываются диоксид серы (14003,8 тонн/год), оксид углерода (12317,9 тонн/год), диоксид азота
(12036,1 тонн/год), смесь предельных углеводородов С1-С5 (10216,0 тонн/год). Состав валовых
выбросов представлен на рис.2.
Как видно из рис. 2, общей чертой выбросов всех трех городов является то, что основная
масса примесей приходится на оксид углерода,
оксиды азота, диоксид серы. Эти вещества образуются при сжигании топлива – один из наиболее распространенных процессов в промышленности. Дальнейшая структура выбросов отражает индивидуальные особенности промышленно-
Труды четвертой международной конференции
61
Рисунок 1. Количество примесей, поступающих в атмосферу городов из промышленных источников.
Количество примесей, вызывающих эффекты суммации вредного действия.
Рисунок 2. Состав валовых выбросов стационарных источников в г. Казани (слева), г. Н.Челны
(справа), г. Нижнекамске (внизу).
сти городов: преобладание химической отрасли в
г. Казань, машиностроительной – в г. Н.Челны и
нефтехимической – в г. Нижнекамск.
Сводная база данных параметров выбросов вредных веществ позволяет проводить комплексную оценку уровня загрязнения атмосферного воздуха на всей территории города, определять расчетное фоновое загрязнение, осуществ-
лять нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, определять допустимые вклады в загрязнение атмосферы для
источников предприятий, планировать развитие
сети постов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и расширение перечня веществ,
подлежащих контролю.
62
Индикация состояния окружающей среды
THE INDUSTRIAL EMISSIONS NEGATIVE IMPACT OF THE LARGE CITIES OF
THE TATARSTAN REPUBLIC INDICATION USING CONSOLIDATED DATABASES
OF POLLUTION PARAMETERS
Shagidullin A.R., Gracheva N.N., Zaripova A.A., Gilyazova A.F., Sizov A.N.
Research Institute for Problems Ecology and Mineral Wealth Use TAS, Kazan, Russia
Artur.Shagidullin@tatar.ru, Nataly.Gracheva@tatar.ru, Alina.Ayzatova@tatar.ru,
Alia.Gilyazova@tatar.ru, Sizov-AN90@yandex.ru
Predictive monitoring of air pollution is the effective tool to evaluate levels of
negative impact made by industrial emissions. The consolidated databases of pollution
parameters where prepared for three industrial centers of the Republic of Tatarstan.
Using created database, current and future air impurity estimates can be carried out.
Keywords: air pollution, industrial emission, predictive monitoring
Труды четвертой международной конференции
63
Индикация состояния окружающей среды и геоинформационные
технологии
МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ МАСШТАБОВ ЗАТОПЛЕНИЯ НА
ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА
Евсюков А.А.
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
alev@icm.krasn.ru
Представленная в статье методика применяется для оперативной оценки масштабов затопления территории на основе цифровой модели рельефа. Разработанный алгоритм позволяет моделировать зоны затопления в виде картографических слоев. Динамически сформированные слои используются при построении
карт риска и отображения оперативной обстановки при ЧС.
Ключевые слова: зона затопления, моделирование ЧС, ГИС
Наводнения в результате прохождения
весенних паводков, а также резких метеорологических аномалий, представляют огромную
опасность для населенных пунктов, коммуникаций, сельскохозяйственных угодий. Катастрофическим наводнениям в 2013 году подвергся юг
Дальнего Востока России и северо-восток Китая.
Рекордное увеличение уровня воды в реке Амур,
вызванное интенсивными затяжными осадками,
стало причиной человеческих жертв и огромного
материального ущерба [1].
Для оперативного проведения мероприятий по уменьшению негативного воздействия
стихии и оценки ущерба необходима разработка
методов моделирования подъемов воды, вызванных различными причинами – высоким расходом воды, затором льда, прорывом плотины гидротехнического сооружения. Главное требование
к таким моделям – оперативная оценка масштабов затопления территории на основе минимального количества данных. В большинстве случаев
из-за отсутствия данных не удается использовать
более сложные гидрологические модели, учитывающие геометрию створов, извилистость русла,
шероховатость дна водотока, состав грунтов, наличие островов и т.д. Представленная в работе
модель использует в качестве входных данных
информацию о высоте подъема воды (по информации с гидропостов), характере чрезвычайной
ситуации (ЧС) и цифровой модели рельефа (ЦМР).
Такой подход оправдан при планировании и проведении мероприятий по спасению людей, когда
важно быстро определить масштабы ЧС, перечень объектов в зоне затопления, характер их
повреждения.
лищ) и расчет зон затопления с учетом уклона реки (паводок, авария на гидротехническом сооружении). Для оценки затопления территории необходимы подготовить следующие входные данные:
• ЦМР, представляющая собой регулярную
сетку со значениями высот, построенной на
основе результатов радарной топографической съемки Земли SRTM [2];
• «опорный» линейный слой водотоков рассматриваемой местности;
• набор тематических слоев топографической основы карты, необходим для определения объектов в зоне затопления.
При подготовке наборов тематических слоев заблаговременно строятся карты трех масштабных уровней:
• мелкомасшабные
цифровые
карты
(М1:1000 000) – для анализа и отображения
агрегированной информации по субъекту в
целом;
• среднемасшабные
цифровые
карты
(М1:100 000) – для моделирования и отображения моделей затопления в муниципальных районах, зонах повышенного риска
ЧС;
• крупномасшабные
цифровые
планы
(М1:10 000) – для непосредственного моделирования затопления объектов в населенных пунктах.
Методика оперативной оценки зон затопления
При линейном поднятии уровня воды рассчитывается и визуализируется область, значения высоты внутри которой ниже уровня затопления. Задача сводится к построению замкнутой
Входные данные
изолинии на регулярной сетке для заданной выДля картографического анализа зон затоп- соты, равной уровню затопления.
ления различной природы рассмотрим линейное
Различают замкнутые изолинии, лежащие
поднятие уровня воды (заполнение водохрани- целиком внутри области определения функции,
64
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Проведение изолиний по регулярной сетке.
и незамкнутые изолинии, начинающиеся и заканчивающиеся на границе области. Задача построения изолиний решается следующим образом. Для обнаружения начальных точек незамкнутых изолиний осуществляется обход по границе. Как только начальная точка обнаружена,
изолиния отслеживается до конца, т. е. до выхода ее на границу. После того как построены
все незамкнутые изолинии, производится последовательный просмотр всех горизонтальных ребер ячеек для выявления точки, принадлежащей
замкнутой изолинии. После обнаружения такой
точки, изолиния отслеживается до конца, т.е. до
возврата в эту начальную точку. Чтобы исключить повторное проведение изолиний, в процессе
отслеживания регистрируется факт ее прохождения через данное ребро. При этом считается, что
через каждое ребро нельзя провести более одной
линии заданного уровня. Информация о пройденных ребрах сохраняется и используется для
определения конца замкнутых изолиний.
При обнаружении начальной точки рассматривается поведение линии внутри ячейки.
Если линия «вошла» в ячейку, она должна «выйти» из нее через одно из оставшихся трех ребер.
Проверяем соотношение:
(𝐻(а) — ℎ) ⋅ (𝐻(𝑏) — ℎ) ≤ 0,
(1)
где а, 𝑏 – граничные точки ребра;
𝐻(𝑥) – функция определения высоты в точке сетки x;
ℎ – заданный уровень затопления.
В случае выполнения соотношения определяем, через какое ребро «выходит» линия. Далее
рассматривается ячейка, соседняя с этим ребром,
и операция повторяется (Рисунок 1). Координаты точки пересечения линии уровня с ребром
находятся и запоминаются в некотором массиве.
Линия вычерчивается, когда достигнута граница
области (либо в случае замкнутых линий ранее
пройденное ребро) или когда массив заполнен.
При построении зоны затопления вдоль
объекта гидрографии используется «опорный»
линейный слой водотоков рассматриваемой
местности. В качестве входных данных задаются
уровни подъема воды 𝐿 для каждой реки или
ручья из «опорного» слоя на всей протяженности, либо на их отдельных участках. Кроме
задания уровней подъема воды «опорный» слой
позволяет определить направление водостоков
данной местности. С его помощью определяется
множество «ключевых» узлов 𝑅 из 𝐺, где 𝐺 – это
ЦМР. Под «ключевыми» узлами будем понимать
те узлы сетки, местоположение которых совпадает с объектом гидрографии (рекой, ручьем),
либо находится в непосредственной близости от
такого объекта. Множество «ключевых» узлов 𝑅
формируется на основе местоположения вершин
объектов «опорного» слоя. Для каждой точки
вершины каждого объекта «опорного» слоя определяется свой «ключевой» узел. Узел сетки попадает в множество 𝑅, если он является одним из
четырех ближайших узлов для вершины объекта
«опорного» слоя, при этом имеет наименьшее
значение высоты в сравнении с тремя другими
соседними узлами сетки. На основе полученных
«ключевых» точек происходит определение
русла рек, заданных в «опорном» слое. Руслам
рек соответствует последовательная цепочка
узлов сетки вдоль объектов гидрографии, все
найденные узлы добавляются в множество 𝑅.
Задачу определения зоны затопления
вдоль объекта гидрографии с учетом его естественного уклона предлагается свести к задаче
линейного поднятия уровня воды, где изолиния
зоны затопления будет построена на основе
пересчитанной из ЦМР регулярной сетки 𝐺′.
Идея перерасчета значений высоты заключается
в том, чтобы уровень водной поверхности, образовавшийся в результате затопления, принять
за плоскость, присвоив одно значение высоты в
«ключевых» узлах, и относительно этого уровня
выполнить перерасчет ЦМР. То есть значение в
Труды четвертой международной конференции
65
Рисунок 2. Пример расчета зоны затопления
узлах 𝐺′ будут рассчитаны относительно уровня
поверхности затопления – ℎ′, а не балтийской
системы. Первым этапом при расчете значений
высоты в узлах 𝐺′ является вычисление приращений 𝛿 поверхности воды в «ключевых» узлах
множества 𝑅:
подъем уровня воды в реке на 5 метров. Использованы тематические слои в shape-формате
(дома, автодороги) и ЦМР. Опорный слой для
построения зоны затопления обозначен для наглядности жирной линией. Рассчитанная зона затопления отображена в виде площадного слоя с
𝛿 = ℎ′ − ℎ0 − 𝑙𝑖 ,
(2) диагонально-крестовой штриховкой. Для оценки
последствий ЧС предусмотрена возможность погде ℎ′ – общее значение высоты поверхно- строения списка объектов, оказавшихся внутри
сти затопления;
зоны затопления.
ℎ0 – значение высоты узла из ЦМР;
𝑙𝑖 – уровень подъема воды для i-ого объек- Выводы
та, заданный пользователем в 𝐿.
Представленная в статье методика примеНа основе вычисленных приращений δ
происходит расчет значений высоты в каждом нима для оперативной оценки масштабов затопления территории на основе минимального коузле 𝐺′:
личества необходимых данных. Разработанный
1
ℎ = ℎ0 + ∑ 𝛿𝑗 ⋅
,
(3) алгоритм реализован в виде геоинформационной
𝑑
⋅
𝐷
системы, позволяющей моделировать и визуали𝑗
𝑗
зировать зоны затопления. Динамически сфоргде ℎ – общее значение высоты поверхномированные слои используются при построении
сти затопления;
карт риска и отображения оперативной обстановℎ0 – значение высоты узла из ЦМР;
ки при ЧС.
𝛿𝑗 – вычисленное приращение для j-ой
«ключевой» точки;
𝑑𝑗 – расстояние до j-ой «ключевой» точки; Список литературы
𝐷 – значение, обратно пропорциональное 1. Экстремальное наводнение на Амуре в
сумме расстояний от узла из 𝐺′ до всех «ключеавгусте-октябре 2013 года. [Электронный
вых» точек: ∑ 𝑑1 .
ресурс] – http://www.meteorf.ru/press/news/
𝑗
𝑗
5054/?sphrase_id=23866 (03.02.2015)
Чем ближе произвольный узел сетки будет
2.
Описание
и получение данных SRTM. [Элекнаходиться к одной из «ключевых» точек (анатронный
ресурс]
– http://gis-lab.info/qa/srtm.
лиз попадания в створ реки), тем больше будут
html
(03.02.2015)
совпадать приращения высоты в этих точках. И
для завершения задачи поиска зоны затопления 3. Евсюков, А.А. Оперативное географическое
моделирование в системах мониторинга
происходит построение замкнутой изолинии на
чрезвычайных ситуаций / А.А. Евсюков //
регулярной сетке 𝐺′ для заданной высоты ℎ′.
Информатизация и связь №5. – М. 2013. –
На рисунке 2 показана программная реС. 53-57.
ализация методики [3]. Пример демонстрирует
66
Индикация состояния окружающей среды
THE TECHNIQUE OF RAPID ASSESSMENT OF THE FLOODING EXTENT WITH
USING THE DIGITAL ELEVATION MODEL
Evsyukov A.A.
Institute of Computational Modelling SB RAS, Krasnoyarsk, Russia
alev@icm.krasn.ru
Presented in the article technique is used for rapid assessment for the flooding territory
with using the digital elevation model. The developed algorithm allows to simulate the
flood zone as map layers. Dynamically formed layers are used to construct risk maps
and display the operational environment in the event of an emergency.
Keywords: flood zone, emergency modelling, GIS
Труды четвертой международной конференции
67
БИОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЕРА ИЛЬМЕНСКОЕ ПО
БИОРАЗНООБРАЗИЮ ФИТОПЛАНКТОННОГО СООБЩЕСТВА
Тимошенко О.Д., Литус К.Е., Машкова И.В., Крупнова Т.Г.
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
timoshenko.olcha@mail.ru, lituskristina@gmail.com, mashkoffa@ya.ru,
krupnovatg@mail.ru
Настоящая работа посвящена изучению структуры фитопланктонных сообществ
озера Ильменское, находящегося на территории Ильменского заповедника. Зарегистрировали 31 вид фитопланктона, в том числе 24 вида (78%), которые могут
быть использованы в качестве индикаторов сапробности. Индекс сапробности
для каждого года исследований также располагался в диапазоне значений от 1,0
до 2,0, что характеризует озеро как удовлетворительно чистое. Значения индексов сапробности, полученные в исследовании, также указывают на мезотрофный
статус озера.
Ключевые слова: фитопланктон, биоиндикация, сапробиологический анализ,
индекс сапробности, трофический статус
Нарастающее антропогенное воздействие
на природные комплексы становится причиной
истощения водных ресурсов, процессы воспроизводства которых ослабляются в результате чрезмерной эксплуатации и загрязнения. Южный
Урал характеризуется хорошо развитой гидросетью, объединяющей множество озер, рек и
болот, грунтовые воды. Экологические условия
в регионе весьма разнообразны, что обусловлено зонально-климатическим делением и сложностью рельефа.
В настоящее время на Южном Урале очень
остро стоит вопрос антропогенной деградации
водоемов, как целостных экосистем. В регионе отмечено снижение биологического разнообразия,
а также уничтожение ценных источников пресной воды. Поэтому чрезвычайно важно углубленное комплексное изучение водных экосистем,
отдельных их компонентов биотических и абиотических взаимосвязей между ними.
В данной работе было продолжено изучение экосистемы озера Ильменское, начатое
в предыдущих работах [1–4]. Цель работы –
определить качество воды озера Ильменское по
биоразнообразию фитопланктонного сообщества.
В задачи исследования входило: обследовать акваторию озера Ильменское, выбрать точки пробоотбора и обосновать выбор; произвести отбор
проб и определить видовую принадлежность фитопланктона в пробах; по частоте встречаемости
зарегистрированных видов фитопланктона и индексу сапробности определить класс качества воды озера.
Характеристика объекта исследования
Озеро Ильменское, расположено на южной
границе Ильменского заповедника и находится
на административной территории г. Миасса. Относится к средним озерам по площади, общая
длина озера 3,4 км при наибольшей ширине в 1,8
км [5].
Исследования видового состава и количественных характеристик фитопланктона водоема
проводились в 2013–2014 гг. В результате тщательного обследования степени антропогенной и
рекреационной нагрузки на прибрежные зоны
озера было определено 5 точек пробоотбора.
Материалы и методы
В работе использован маршрутный метод
и стандартные гидробиологические методики.
При отборе проб использовали батометр в соответствии с общепринятыми для альгологических
исследований методами. Сгущение осуществляли осадочным способом. Использовали световые
микроскопы с увеличением в 600 и 1000 раз.
Виды, разновидности и формы водорослей идентифицировали по отечественным
и зарубежным определителям. При экологогеографической характеристике фитопланктона
использовали литературные данные [6, 7].
Для оценки экологического состояния по
биоразнообразию фитопланктона использовали
следующие показатели: число видов, численность (в баллах), индекс сапробности по методу
Пантле-Букка (S). Несмотря на многообразие систем расчета индекса сапробности для анализа
данных был выбран метод индикаторных организмов Пантле и Букка в модификации Сладечека. Он наиболее удобен в расчетах, позволяет получить весьма точные данные, сопоставимые с результатами физико-химического анализа, успешно применяется в большинстве стран,
а также рекомендован Росгидрометом как основной метод для оценки сапробности воды.
Визуализация данных производилась с использованием модуля «GRAPHS».
68
Результаты и обсуждение
В результате исследований нами было
зарегистрировано всего 31 вид фитопланктона,
относящихся к различным жизненным формам, некоторые из которых являются показателями загрязненности воды. Постоянные
представители зеленых водорослей Coenococcus
planktonicus; сине-зеленых водорослей Microcystis
aeruginosa, Anabaena flos-aquae f.; золотистых
водорослей Dynobrion divergens; диатомовых
водорослей Aulacoseira granulate, Synedra ulna.
Наиболее редко встречаются представители
сине-зеленых водорослей Woronichinia naegeliana,
Oscillatoria limosa f.; зеленых водорослей
Dispora crucygenicides, Botrococcus braunii viridis,
Spirogyra sp., Planktosphaeria gelatinosa, Coenochloris
ovalis, Ulotrix variabilis; золотистых водорослей
Dinobryon sociale americanum; желто-зеленых
Tribonema viridis.
Для визуального представления численной структуры таблиц сопряженности большой
размерности использовали анализ соответствий
(Correspondence Analysis) [8]. Это достаточно распространенный метод. Основой метода является
определение меры инерции для строк (объектов)
и столбцов (их свойств) таблицы сопряженности.
На рис. 1 представлено соотношение видов и мест
их обитания визуализированное с использованием корреляционного канонического анализа.
Было выяснено, что наиболее разнообразны отделы сине-зеленых, зеленых и диатомовых водорослей, в составе которых отмечено
по 27–28 % от общего числа видовых таксонов. Значительно беднее представлены эвгленовые (9 %), Доли представителей остальных отделов не превышали 5%. Преобладающая часть
встречающегося фитопланктона широко распространена в континентальных водоемах (видыкосмополиты). Планктонные формы составляют около 59 % от общего числа видов, для которых известно традиционное местообитание.
На долю бентосно-планктонных и бентосных
форм приходится соответственно по 27 % и
14 %. Виды-индикаторы органического загрязнения составляют 78 % от всего таксономического
списка наблюдаемого фитопланктона. Из них βмезосапробов (38 %), полисапробов (4 %), организмов, относящихся к переходящим зонам (58 %).
В ходе выполнения работы выяснили, что
уровень эвтрофированности озера Ильменское в
2014 вырос по сравнению с 2013 годом. Изучив
динамику организмов относящихся к различным
зонам сапробности по стациям (табл. 1), отметили, что соотношение организмов различных зон
сапробности более или менее сохраняет стабильность.
Вода стаций 1–4 (индексы сапробности,
𝐼𝑛𝑑𝑆, соответственно равны 1,81, 1,77, 1,91, 1,69)
относится к классу качества воды удовлетво-
Индикация состояния окружающей среды
рительно чистая, то есть вода в этих местах
по степени сапробности оценивается как βмезосапробная. А вода стации 5 (𝐼𝑛𝑑𝑆 = 1, 40)
относится к классу качества воды – чистая и оценивается как олигосапробная.
В ходе анализа фитопланктонного сообщества организмов относящихся к различным зонам сапробности по стациям, как следует отметить, соотношение организмов различных зон
сапробности несколько смещается в сторону олигосапробов в участках с проточной водой. Повидимому, существующая аэрация обеспечивает выживаемость олиготрофов в этих участках,
несмотря на слабую загрязненность воды.
Для отображения качественно значимых
связей использовали построение графа в виде
дендрита на основе коэффициента Съеренсена –
Чекановского (рис. 2). Дендрит строится на основе графа сходств, из которого выбирают ребра
с максимальными значениями коэффициентов
сходства, до тех пор, пока все вершины графа
не будут связаны между собой, но при этом не
должно возникать замкнутых циклов [8]. Длина
ребер обратно пропорциональна величинам коэффициента, которые они отображают.
Заключение
В целом класс качества воды озера Ильменское по биоразнообразию фитопланктонного сообщества определяется как удовлетворительно чистая (умеренно загрязненная), по степени
сапробности оценивается как — мезосапробная
(среднее по озеру значение 𝐼𝑛𝑑𝑆ср = ∑ 𝐼𝑛𝑑𝑆
=
5
1, 72), а само озеро по категории трофности –
мезоэвтрофное. Причина этого в том, что озеро на сегодняшний момент испытывает на себе
незначительную антропогенную нагрузку. Также
в озере интенсивно идут процессы естественного
старения. Большое количество болот и торфяников, окружающих озеро с юго- и северо-востока
также способствует естественной эвтрофикации
водоема.
Список литературы
1. Кострюкова А.М., Машкова И.В.,Крупнова Т.Г
Биоразнообразие гидробионтов в оценке экологического состояния озер южного лесничества Ильменского заповедника // Исследования в области естественных наук. 2013. N12.
С.2
2. Кострюкова А.М., Крупнова Т.Г., Машкова
И.В., Силин В.Ю., Нутфуллина В.Х. Исследование видового состава перифитонных микроорганизмов озера Ильменское // Вестник
Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. Т. 19. № 5.
С. 1692–1695.
Труды четвертой международной конференции
69
Рисунок 1. Канонический анализ соответствий биоразнообразия фитопланктона по стациям.
Таблица 1. Динамика фитопланктонных организмов по стациям.
Зона
сапробности
Стация 1
Стация 2
Стация 3
Стация 4
Стация 5
Β
о-β
о-α
β-α
P
x-о
x-α
46
36
9
—
9
—
—
33
33
17
—
8
8
—
50
30
10
—
10
—
—
44
19
25
—
—
—
12
32
31
31
—
—
—
6
Рисунок 2. Коэффициент сходства изучаемых стаций.
70
Индикация состояния окружающей среды
3. Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова
И.В., Ракова О.В. Экологические проблемы
состояния водной экосистемы озера Ильменское // Вестник Тамбовского университета.
Серия: Естественные и технические науки.
2013. Т. 18. № 3. С. 878–882.
4. Машкова И.В., Крупнова Т.Г., Кострюкова
А.М., Артемьев Н.Е. Влияние физикохимических
параметров
среды
на
показатели развития брюхоногих моллюсков
озера Ильменское // Вестник Тамбовского
университета. Серия: Естественные и
технические науки. 2014. Т. 19. № 5. С. 1704–
1707.
5. Буторина Л.А., Поляков В.О. Ильменский
заповедник. Челябинск: Южно-Уральское
книжное издательство, 1991. 159 с.
6. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова
О.В.
Биоразнообразие
водорослейиндикаторов окружающей среды, Тель-Авив:
Издательство «Pilies studio», 2006. 498 с.
7. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д.
Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ
РАН, 2003. 463 с.
8. Новаковский А.Б. Обзор современных программных средств, используемых для анализа геоботанических данных // Растительность России. 2006. № 9. С. 86‑96.
BIOINDICATION OF WATER QUALITY OF LAKE ILMENSKOE ON BIODIVERSITY
OF THE PHYTOPLANKTON COMMUNITY
Timoshenko O. D., Litus K. E., Mashkova I. V., Krupnova T. G.
South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
timoshenko.olcha@mail.ru, lituskristina@gmail.com, mashkoffa@ya.ru,
krupnovatg@mail.ru
The present work deals with phytoplankton structure Lake Ilmenskoe which is located
at Ilmensky Reserve. We recorded 31 planktonic algal species, including 24 species
(78%) that could be used as indicators of saprobity. The saprobic index for each year
of the study was in the range of values from 1.0 to 2.0 which characterizes the lake as
satisfactorily clean. The values of the saprobic index obtained in the study sites also
indicate the mezotrophic status of the lake.
Keywords: phytoplankton, bioindication, saprobiological analysis, saprobic index,
trophic status.
Труды четвертой международной конференции
71
ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРХНЕВОЛЖСКОГО ОТРЕЗКА
ВОДНОГО ПУТИ «ИЗ ВАРЯГ В ГРЕКИ»
1
Широков Р.С., 2 Широкова В.А., 2 Озерова Н.А., 2 Собисевич А.В.,
2
Романова О.С., 2 Снытко В.А.
1
Институт криосферы Земли Сибирского отделения РАН, Тюмень, Россия
2
Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, Москва,
Россия
shirocov@gmail.com, shirocova@gmail.com, 14orn@rambler.ru, sobisevich@mail.ru,
olgroma@gmail.com, vsnytko@yandex.ru
В 2014 г. Комплексная экспедиция по изучению исторических водных путей
проводила исследования Верхневолжского отрезка водного пути «Из варяг в
греки». Главная цель экспедиционных работ ― проведение историко-научного и
гидроэкологического исследования исторического водного пути. Были собраны
и проанализированы гидрологические, гидрохимические, метеорологические
данные по таким параметрам как: электропроводность, растворенный кислород, pH, температура воды и воздуха и др. Построены графики и карты-схемы
пространственного изменения гидролого-гидрохимических величин по Верхневолжскому водному пути. Результаты исследований позволили сделать выводы
об экологической нагрузке на прибрежные территории.
Ключевые слова: исторические водные пути, путь «Из варяг в греки»,
историко-научные исследования, гидроэкологические исследования, пространственные изменения гидролого-гидрохимических величин, Верхняя
Волга
В 2014 г. Комплексная экспедиция по изу- изменения природной ситуации водных объекчению исторических водных путей (КЭИВП) за- тов.
нималась исследованием участка исторических
2. Создать векторную (цифровую) карту исводных путей «Из варяг в греки». Район экспе- следуемого района (при помощи метода визуальдиционных исследований охватил оз. Селигер в ного дешифрирования с ретроспективным анаокрестностях г. Осташкова и р. Волгу от п. Сели- лизом старых и современных карт и космоснимжарово до г. Твери (рис. 1). Здесь, на Валдайской ков), уточнить географические координаты водвозвышенности, где сходятся верховья Днепра, ных объектов, собрать и оцифровать историчеЗападной Двины, Ловати, Волги, много близко те- ские (старые) карты водного пути и сопоставить
кущих друг от друга притоков, принадлежащих их с современной векторной картой и космоснимбассейнам этих рек. В древности существовало ками для выявления изменений режима системы
немало волоков, связывающих их друг с другом. и последствий этих изменений.
Все вместе они образовывали разветвленную си3. Выявить изменения в природной среде
стему маршрутов, соединявших центр Древней до и после постройки гидротехнических сооружеРуси с путем «Из варяг в греки» и другими вод- ний, изучить изменения режима водных объекными маршрутами, уходившими на восток и се- тов и последствия этих изменений.
вер. Путь «Из варяг в греки» имел огромное полиВ ходе экспедиционных исследований
тическое и экономическое значение для Древней была выявлены пространственно-временная
Руси: по нему осуществлялись управленческие изменчивость качества воды Верхней Волги и
функции, внешние и внутренние торговые связи. гидролого-гидрохимический режим в условиях
Одна из основных целей экспедиции за- засухи.
ключалась в проведении историко-научного и
Из всех водных объектов Верхневолжской
гидроэкологического исследования Верхневолж- водной системы, где проводился мониторинг каского участка водного пути «Из варяг в греки» чества воды в 2014 г., наиболее грязным оказасогласно известным методикам проведения поле- лась р. Тверца в г. Твери, наиболее чистым –
вых изысканий [1]. В ходе проведения гидроэко- оз. Селигер. Прослеживается закономерность излогических исследований 2014 года перед КЭИВП менения электропроводности (величина электробыли поставлены следующие задачи:
проводности служит приблизительным показате1. Провести исследование гидроэко- лем минерализации воды) по длине реки. Нилогической обстановки: изучить гидролого- же Верхневолжского бейшлота практически на
гидрохимического режим территории; выявить всем исследованном участке реки Волги наблюпространственно-временную изменчивость ион- дается закономерное повышение удельной̆ элекного стока и качества воды и ретроспективные тропроводности воды. Эта закономерность в ав-
72
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Картосхема маршрута КЭИВП в 2014 г.
густе 2014 г. может быть выражена уравнением
прямой Э = 0, 438𝐿 + 74, 4 ⋅ 𝑅2 (коэффициент корреляции 𝑅2 = 0, 89), где Э – удельная
электропроводность воды ( мкСм/см) и L – расстояние от истока Волги (км): от 138 мкСм/см
(н/п Селижаровка) до 315 мкСм/см (г. Тверь).
В притоках Волги повышенной электропроводностью отличаются руч. Халынка (657 мкСм/см)
и р. Ракитня (642 мкСм/см) вблизи г. Ржева, что
может указывать на их антропогенное загрязнение. Относительно низкими значениями этого
показателя характеризуются реки, имеющие болотное или озерное питание: Руна, Кудь, Селижаровка (рис. 2).
Содержание растворенного кислорода в поверхностном слое р. Волги в период наблюдений
колебалось от 1,7 мг/л (исток Волги) до 7,6 мг/л
(Иваньковское вдхр.), что составляло от 17,2%
до 93,5% насыщения кислородом соответственно
(при норме 4,0 мг/л) и подвержено сезонным и суточным колебаниям. В летний период распределение кислорода носит характер стратификации.
Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных
объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество
биогенных и гумусовых веществ. В целом, по
реке от н/п Селижарово до н/п Волково растворенный кислород содержится в пределах 5-7 мг/л
и вода относится к III-IV классам – от загрязненных до умеренно загрязненных; после впадения
р. Вазузы содержание кислорода возрастает до
7,8-8,9 мг/л – II-I классы – от чистых до очень чистых. Изменение кислородного режима водных
объектов системы имеет четкую зависимость от
степени антропогенной нагрузки, оказываемой
на них. Содержание растворенного кислорода
несколько уменьшается ниже городов Старица,
Тверь. Удовлетворительное содержание растворенного кислорода в воде способствует оптимальному развитию большинства живых организмов,
населяющих исследуемые водоемы (рис. 3).
Величина рН воды в реке имеет наименьшие значения в местах поступления в Волгу кислых болотных вод. Наиболее кислыми являются
воды в истоке реки (н/п Волговерховье): рН=6,8.
В районах, где русло Волги глубоко врезается в
карбонатные породы (ниже г. Ржева), воды подщелачиваются, и рН достигает 8,4-8,5. Среди притоков Волги наименьшим значением водородного показателя отличается р. Тверца (рН = 6, 3),
наибольшим – р. Вазуза (рН = 8, 5). По кислотнощелочным условиям воды Верхневолжской системы относятся к классу нейтральных (н/п Волговерховье) и слабощелочных (рис. 4).
По данным полевых наблюдений (для параметров рН, электропроводность, растворенный
кислород, температура воды и воздуха) были составлены карты-схемы пространственного изменения гидролого-гидрохимических величин по
Верхневолжскому водному пути.
При сравнении качества воды в местах впадения ручьев и рек в Волгу можно заметить, что
более крупные притоки несут загрязнения искусственного происхождения, а мелкие — естественного, что напрямую связано с деятельностью человека, поскольку более крупные притоки осваиваются быстрее и, следовательно, быстрее загрязняются. Самым главным источником загрязнения является человеческий фактор. Визуальная
Труды четвертой международной конференции
73
Рисунок 2. График изменения удельной электропроводности (минерализации) воды по длине р. Волги (08.2014).
Рисунок 3. График изменения концентрации растворенного кислорода по длине р. Волги (08.2014).
Рисунок 4. График изменения рН по длине р. Волги (08.2014).
74
Индикация состояния окружающей среды
оценка выявила факты застройки берегов коттеджными посёлками и отдельными частными
строениями. На сегодняшний день нет строгого
предписания по установке очистных сооружений
для частных домов. Существующие очистные сооружения, предлагаемые для индивидуального
строительства, имеют ряд недостатков, в том числе и необходимость в своевременном контроле и
обслуживании.
В 2014 г. исследования КЭИВП дополнились изучением прибрежных комплексов насекомых фауны двукрылых (Diptera) ― мухбереговушек (Diptera, Ephydridae), собранных на
низкой пойме водоемов. Исследование проводилось при экстремально низком уровне воды, не
наблюдаемом с 1946 г. Всего было выявлено 20
видов мух, в основном часто встречаемых ши-
роко распространенных видов. Выяснилось, что
большая часть видов была сосредоточена в типичных местообитаниях. Один вид – Scatella paludum
(Meigen, 1830) – предпочитал участки исключительно вблизи выхода прохладных грунтовых
вод. Виды рода Pelina Haliday, 1837 были зарегистрированы в необычных для них условиях –
вблизи ручья, воды которого были насыщены
гидроксидом железа.
Список литературы
1. Широкова В.А., Вершинин В.В., Фролова Н.Л.
Полевая учебная практика по гидрологии.
Методические указания для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
специальности: 020802 – «природопользование». М.: ГУЗ, 2010. 80 с.
HYDROLOGICAL AND ECOLOGICAL STUDY ON UPPER VOLGA’S SEGMENT OF
THE WATERWAY «FROM THE VARANGIANS TO THE GREEKS»
1
Shirokov R.S., 2 Shirokova V.A., 2 Ozerova N.A., 2 Sobisevich A.V., 2 Romanova O.S.,
2
Snytko V.A.
1
Earth Cryosphere Institute, S.B. RAS, Tyumen, Russia
2
S.I.Vavilov Institute for the history and science and technology, RAS, Moscow, Russia
shirocov@gmail.com, shirocova@gmail.com, 14orn@rambler.ru, sobisevich@mail.ru,
olgroma@gmail.com, vsnytko@yandex.ru
In 2014 the Complex expedition for studying of the historical waterways fulfilled a study
on Upper Volga’s segment of the waterway «From the Varangians to the Greeks». The
main objective was to conduct the history of science and hydrological and ecological
investigations of this waterway. The hydrological, hydrochemical, meteorological data
such as electrical conductivity, dissolved oxygen, pH, temperature of water and air
and others were measured and analyzed. The graphs were plotted and maps were
drawn about spatial variation of hydrological and hydrochemical variables on Upper
Volga waterway. The results of research allowed us to make the conclusions about the
environmental press on the coastal areas.
Keywords: historical waterways, the way «From the Varangians to the Greeks»,
investigations in the history of science, hydrology and ecology investigations, spatial
variation of hydrological and hydrochemical variables, Upper Volga
Труды четвертой международной конференции
75
Результаты индикационных и эколого-геохимических исследований
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ
ПРОИЗВОДСТВА В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ОЦЕНКА И ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ
ПРОИЗВОДСТВА В МИНСКОЙ ОБЛАСТИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ.
Антипирович Ю.Ф.
Белорусский Государственный Университет, Географический факультет, Минск,
Республика Беларусь
anti_ylia@mail.ru
В статье рассматривается система обращения с отходами производства в Республике Беларусь и приводятся результаты геоэкологической оценки функционирования системы на примере области. Описаны этапы становления системы
управления отходами, которые проявились с 1960х гг. Сейчас продолжается
развитие системы обращения с отходами, которое характеризуется стремлением к переходу на следующий уровень, предусматривающий предотвращение
образования и минимизацию отходов производства. В статье описывается современное состояние проблемы (накопление отходов) по трем основным блокам: образование отходов, их использование/передача другим организациям и
захоронение на полигонах. Приведены основные тенденции, отмеченные по
результатам проводимых наблюдений и сбора статистической информации. На
примере Минской области была проведена геоэкологическая оценка эффективности существующей системы обращения с отходами производства. Раскрыта ее
методика. Основной единицей для оценки был взят административный район.
По результатам проведенного исследования была составлена картосхема, отображающая уровень обращения с отходами производства в Минской области.
Данная оценка основывается на принципах предотвращения образования отходов производства, максимальное их использование, расширение рециклинга на
предприятиях, экологически безопасное захоронение неиспользуемых отходов.
Ключевые слова: отходы производства, система обращения с отходами производства, галитовые отходы, глинисто-солевые шламы, образование отходов,
рециклинг отходов, захоронение отходов
Система управления отходами в Беларуси постоянно развивается. В рамках этого развития выделяется следующие стадии. Так, в период 1960–1990е гг. были окончательно установлены схемы отчетности предприятий и коммунальных служб об образовании отходов; приняты нормативно-правовые документы, регулирующие сбор и удаление отходов на крупных предприятиях (Закон Республики Беларусь «Об отходах» в 1993 году). Следующая стадия (конец 1990х гг. – настоящий момент) затрагивает проблемы переработки и удаления отходов. Дальнейшее
развитие системы обращения с отходами, включающее минимизацию их образования, в Беларуси пока не выявлено (продолжается рост объемов отходов производства). Однако минимизация вредного воздействия на окружающую среду
и оптимизация деятельности предприятия выступает в качестве приоритетного направления в его
развитии, что подразумевает дальнейшее развитие системы обращения с отходами [1].
Ежегодно на территории Беларуси образовывается свыше 40 млн. т отходов производства.
Каждый год увеличение объема образовавшихся
отходов составляет 2 — 3%, главным образом за
счет роста объемов галитовых отходов и шламов галитовых глинисто-солевых на ОАО «ПО
«Беларуськалий». Доля отходов от производства
калийных удобрений составляет 70% от общей
массы промышленных отходов, образующихся в
стране. Наиболее значительные объемы образующихся отходов приходятся на фосфогипс – до 1
млн. тонн и вскрышные породы – свыше 4 млн.
тонн [3].
В 2007 году был утвержден Классификатор
отходов, согласно которому в стране образуется
около 1,4 тыс. видов отходов с широким спектром морфологических и химических свойств.
Без учета галитовых отходов и глинисто-солевых
шламов по объему образования отходов лидирует Минская, Могилевская и Гомельская области.
Здесь сосредоточены главные предприятия, образующие отходы (топливной, химической, машиностроительной промышленности, производства
строительных материалов, мебели и т.д.) [2].
Уровень использования отходов производства составляет 30%. Галитовые отходы используются только на 3% (реализация коммунальным
76
службам Беларуси, Украины, России и Молдовы).
Более половины отходов производства используются на самих предприятий, свыше 40% отходов
передаются другим предприятиям, реализуются
или экспортируются для дальнейшего использования. Без учета галитовых отходов и глинистосолевых шламов уровень использования отходов
составляет до 80%.
Объем накопленных отходов на объектах
хранения (в ведомственных местах хранения и
на территории предприятий) увеличивается от
года к году примерно на 3%. Наибольшие объемы накопления связаны с галитовыми отходами и глинисто-солевыми шламами (Минская область, г. Солигорск). Значительное накопление
производственных отходов в Гомельской области
по сравнению с другими областями объясняется большими объемами фосфогипса в Гомеле и
гидролизного лигнина в Речице. Отвалы лигнина
близ Бобруйска обусловили значительный объем
накопленных производственных отходов в Могилевской области [3].
Основной обьём образующихся отходов относиться к 4-му классу опасности. Отходы 1-3
классов опасности составляют примерно 20% от
общего количества промышленных отходов. Они
хранятся на предприятиях в специально оборудованных помещениях, на складах и специальных
площадках, реже на объектах хранения отходов
за пределами предприятий. Характерными отходами 1 класса опасности для большинства предприятий являются отработанные ртутные лампы
и люминесцентные трубки [3].
Основой для проведения геоэкологической
оценки обращения с отходами производства в
Минской области является статистический материал по размещению, использованию и обезвреживанию отходов производства в Минской области. В разрезе районов регистрируется:
• информация о накоплении отходов на начало года, образование отходов за год;
• информация об использовании, передаче/реализации и экспорте отходов;
• данные об обезвреживании и удалении отходов производства [3].
Анализ данных явлений проводиться с
применением приема нормирования показателей, учитывая особенности каждого блока. Нормирование проводиться по следующей формуле:
Индикация состояния окружающей среды
Каждый показатель нормируется по формуле, затем проводиться суммирование нормированных баллов в блоке. Таким образом, получаем интегрированный показатель по размещению
промышленных отходов.
𝐴 1 = 𝑝1 + 𝑝 2 ,
(5)
где 𝑝1 , 𝑝2 , – нормированные баллы, 𝐴 –
интегральный показатель размещения промышленных отходов.
Для блока по использованию и реализации
отходов необходимо учитывать количественное
соотношение использованных отходов и их образование. Для этого вычисляется часть от общего
образования отходов по каждому из трех выбранных показателей.
𝑥1,2,3
,
(6)
𝑆+𝑃
где 𝑥 – количество отходов реализованных,
экспортированных, использованных,
𝑆 – количество накопленных отходов на
начало года,
𝑃 – отходы, образовавшиеся за год, В –
нормированное значение показателей.
Затем определяем индекс, отображающий
обращение с промышленными отходами.
𝐵=
𝐼 = –(𝐴1 –𝐴2 + 𝐴3 ),
(7)
где 𝐴1 , 𝐴2 , 𝐴3 – интегральные показатели
размещения, использования и обезвреживания
отходов производства.
Вычисляя по данной формуле, мы получаем то, что районы, имеющие высокие показатели образования и обезвреживания/удаления отходов получают отрицательные значения индекса. Также данная методика позволяет учесть соотношение использованных, обезвреженных, удаленных отходов к количеству образованных. Значения индекса варьируется от -1 до 1. Так, система обращения с отходами производства наиболее рациональна при значении индекса приближенным к 1. Данная оценка была проведена для
Минской области в разрезе административных
районов (рисунок 1).
Проведенная оценка основана на следующих принципах (по приоритетности): предотвращение образования отходов; использование
образующихся отходов в самом производствеисточнике отходов; использование отходов в дру(𝑝𝑖 − 𝑝𝑚𝑖𝑛 )
р=
,
(4) гих производствах; использование энергии отхо(𝑝𝑚𝑎𝑥 − 𝑝𝑚𝑖𝑛 )
дов; экологически безопасное захоронение неиспользуемых отходов. Для их реализации разрабагде р — нормированное значение показате- тывается и постоянно совершенствуется соответля в диапазоне 0,0 … 1,0;
ствующая нормативно-законодательная база РБ.
𝑝𝑖 — значение i-го элемента в выборке;
𝑝𝑚𝑖𝑛 — наихудшее значение элемента в
выборке;
𝑝𝑚𝑎𝑥 — наилучшее значение элемента в
выборке.
Труды четвертой международной конференции
77
Рисунок 1. Система обращения с отходами производства в Минской области Республика Беларусь.
Список литературы
1. Лысухо, Н. А. Отходы производства и потребления, их влияние на природную среду:
монография / Н. А. Лысухо, Д. М. Ерошина.–
Минск: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2011. – 210
c.
2. Состояние природной среды Беларуси. Экологический бюллетень 2012 год, Под редакцией В.Ф. Логинова – НАНРБ Министерство
природных ресурсов и охраны окружающей
среды. – Минск – 2013. – 322-331 с.
3. Фондовые материалы БелНИЦ “Экология”.
78
Индикация состояния окружающей среды
PRESENT STATE OF THE PROBLEM OF WASTE PRODUCTION IN BELARUS.
GEOECOLOGICAL ESTIMATION AND THE PROBLEMS OF WASTE
PRODUCTION’S MANAGEMENT IN THE MINSK REGION OF BELARUS
Antipirovich Y.F.
Belarusian State University, Geography Faculty, Minsk, Republic of Belarus
anti_ylia@mail.ru
The article reveals a system of waste management in the Republic of Belarus and
the results of geoecological estimation of the system of waste management in Minsk
region of Belarus. Development of the system of waste management, that is emerged
in the 1960s, is described in this article. Now, development of the waste management
system is continuing , which is characterized by a tendency, to move to the next level,
comprising prevention and minimization of waste production. The article describes the
state of the problem (accumulation of waste) in three main sections: the emergence
of wastes and their using / transfer to other organizations and dumping in landfills.
Also, there is describing of the main trends,that is noted by the results of observations
and the collection of statistical information Geo-ecological estimation of the system
in Minsk region of Belarus reveals the effectiveness of the system of waste production.
Administrative Region is used as basic unit for the estimation. According to the results, it
was made Schematic map, that is showing the level of waste management in the Minsk
region. This estimation is based on the principles of prevention of waste production,
increasing of the using them, expanding recycling in the organizations, safety of the
dumping in landfills of the unused waste.
Keywords: waste production, the system of waste management, halite waste, clay-salt
slurries, recycling of wastes, waste disposal
Труды четвертой международной конференции
79
АНАЛИЗ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ
НАСАЖДЕНИЙ Г. УФЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАДИАЦИИ В ТЕЧЕНИЕ
КАЛЕНДАРНОГО ГОДА
1
Аскаров Айб.Д., 2 Кулагин А.А.
1
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы,
Уфа, Россия
2
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы,
Уфимский институт биологии РАН, Уфа, Россия
moonsteel90@mail.ru, kulagin-aa@mail.ru
В работе представлен уровень радиационного фона г. Уфы и оценка защитных
свойств древесно-кустарниковых насаждений при действии ионизирующего
излучения в течение календарного года.
Ключевые слова: радиационное загрязнение, радиационный фон, древеснокустарниковые насаждения.
Исследователи утверждают [1], что развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное загрязнение является основной его составляющей частью в современной биосфере. Радионуклиды активно вовлекаются в круговорот веществ и накапливаются в живых организмах. Они становятся неотъемлемым звеном
пищевых цепей и играют существенную роль
в функционировании экосистем. Естественным
барьером на пути миграции экотоксикантов может, является древесно-кустарниковое насаждение. Однако вопросы возможности использования древесных растений для снижения радиационных загрязнений окружающей среды исследованы фрагментарно, а в городе Уфе систематических работ ранее вообще не проводилось.
Цель работы – определить уровень радиационного загрязнения окружающей среды в
условиях г. Уфы и степень влияния древеснокустарниковых насаждений к негативному воздействию ионизирующему излучению.
Методика исследований
На территории Ленинского, Советского, Октябрьского районах г. Уфы было заложено 8 пробных площадей. Пробные площади расположены
в жилых районах, общественных местах, парках,
скверах, а также в местах источников загрязнения. На каждой пробной площади выполнялись
замеры основной точки (ОТ) – открытая местность без насаждений, и контрольной точки (КТ)
– закрытая, полуоткрытая местность с насаждениями, по радиационному загрязнению прибором –
детектор-индикатор радиоактивности «Эколог».
Время замеров — в светлое время суток, с 10:00
до 18:00 часов. Замеры проводятся 6 раз в месяц:
4 — в будние дни и 2 — в выходные. В последующем определяется среднее значение для каждой
пробной площади по месяцам сезона. Математическая обработка полученных данных осуществ-
лялась с использованием программы MS Excel
2010, где подсчитывали среднее арифметическое
и среднее квадратичное отклонение.
Результаты исследований и их анализ. В
результате исследований установлено, что уровень радиационного фона Ленинского, Советского, Октябрьского районах соответствует требованиям радиационной безопасности. Нормой радиационного фона принято считать значение, не
превышающее 20 мкР/час. Безопасным уровнем
для человека считается порог в 30 мкР/час [2].
Характеризуя отличия показателей гаммафона между основной точкой (ОТ) и контрольной
точкой (КТ), можно отметить, что существуют
достоверные различия в некоторых месяцах. На
отдельных пробных площадях прослеживается
снижение гамма-фона в насаждениях: ПП№2 Ленинского района в июле, августе, сентябре в будние дни и в январе, июле, сентябре в выходные
дни; ПП№3 Советского района в июне, сентябре,
октябре в будние дни, в мае, декабре в выходные
дни и в марте, апреле, июле, августе в будние
и выходные дни; ПП№6 Октябрьского района в
феврале, июне, июле, августе в будние дни и в
феврале, апреле, мае, июне, октябре в выходные
дни.
Материалы рис. 1 свидетельствуют о том
что, линии тренда КТ в будние и выходные
дни располагаются ниже линий ОТ, что свидетельствует о тенденции к снижению негативного влияния гамма-фона за счет древеснокустарниковых насаждений.
На ПП№1, 4, 5, 7, 8 уровень гамма-фона в
насаждениях выше. Это наблюдается в таких месяцах как: октябрь, ноябрь в будние дни и ноябрь
в выходные дни (ПП№1); март, июнь, декабрь в
будние дни и май, июнь, июль, август, ноябрь,
декабрь в выходные дни (ПП№4); июль, август в
будние дни и июнь, август в выходные дни (ПП5);
июль, август в будние дни и апрель, май, июнь,
июль, октябрь в выходные дни (ПП№6); август,
сентябрь в выходные дни (ПП№8).
80
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Уровни радиационного фона в течение календарного года.
На рис. 2 и 3 показано, что линии тренда
радиационного фона в течение календарного года КТ выше линии ОТ, то есть в насаждениях
мощность эквивалентной дозы радиации выше,
за счет естественной радиоактивности почвы.
Заключение
Радиационная обстановка Ленинского, Советского, Октябрьского района г. Уфы за календарный год в общем соответствует требованиям
радиационной безопасности.
При этом древесно-кустарниковая растительность на данных пробных площадях г. Уфы
не обеспечивает снижение радиационного фона,
за исключением некоторых пробных площадей в
будние и выходные дни, где наблюдалось снижение гамма-фона.
Список литературы
1. Молчанова И.В., Караваева Е.Н. Экологогеохимические аспекты миграции радионуклидов в почвенно-растительном покрове.
Екатеринбург: Изд-во УрО РАН. 2001. — 161 с.
2. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?
req=doc;base=LAW;n=117494 (дата обращения
20.04.2014).
Труды четвертой международной конференции
Рисунок 2. Уровни радиационного фона в течение календарного года.
Рисунок 3. Уровни радиационного фона в течение календарного года.
81
82
Индикация состояния окружающей среды
ANALYSIS OF PROTECTIVE PROPERTIES OF TREE AND SHRUBBERY
PLANTINGS IN UFA UNDER THE INFLUENCE OF RADIATION WITHIN A YEAR
1
Askarov Ayb.D., 2 KulaginA.A.
1
M. Akmullah Bashkir State Pedagogical University, Ufa, Russia
2
M. Akmullah Bashkir State Pedagogical University, Ufa Institute of Biology Russian
Academy of Sciences, Ufa, Russia
moonsteel90@mail.ru, kulagin-aa@mail.ru
The paper is presented the background radiation level in Ufa and evaluation of protective
properties of tree and shrubbery plantings under the influence of ionizing radiation
within a year.
Keywords: radiation pollution, radiation background, tree and shrubbery plantings
Труды четвертой международной конференции
83
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В
ВОДАХ РЕКИ БИТЮГ В ПРЕДЕЛАХ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Буковский М.Е., Колкова К.С., Суровикина И.В.
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина, Тамбов,
Россия
mikezzz@mail.ru, kolkova-kseniya@mail.ru, irina_surovikina@mail.ru
В статье рассмотрено изменение концентрации основных загрязняющих веществ в водах реки Битюг в пределах Тамбовской области за 16 лет на трех
створах, расположенных выше и ниже по течению от пгт. Мордово, а также на
границе Тамбовской и Воронежской областей. Нами проанализированы данные
о концентрации шести основных загрязнителей. В ходе работы были выявлены
превышения ПДК по ряду изученных веществ. В работе рассмотрена динамика
концентрации основных загрязнителей в водах реки Битюг.
Ключевые слова: гидрохимия, загрязняющие вещества, реки, Тамбовская область, донской бассейн, река Битюг, качество воды
Гидрохимия — наука о химическом составе природных вод и закономерностях его изменения в зависимости от химических, физических и биологических процессов, протекающих
в окружающей среде [1].
Знания о химическом составе воды необходимы практически во всех сферах деятельности: водоснабжение, орошение, рыбное хозяйство, оценка коррозии строительных материалов,
при поисках полезных ископаемых, а также при
борьбе с загрязнением водоемов сточными водами.
Материалы и методы исследования
В основу наших исследований положены
данные Донского бассейнового водного управления [2]. Нами проанализированы данные о концентрации шести основных загрязнителей за 16
лет на трех створах реки Битюг, расположенных
выше и ниже по течению от пгт. Мордово, а также
на границе Тамбовской и Воронежской областей.
Выбор для анализа указанных загрязнителей обусловлен тем, что именно их концентрация в водах
реки Битюг чаще всего не соответствует нормативам.
Верхний створ реки Битюг (с. Мордово) располагается у автодорожного моста ниже с. Новопокровка. Нижний створ расположен ниже пгт.
Мордово на 1 км. Пограничный створ находится
у с. Б. Самовец Воронежской области.
Результаты исследований и их обсуждение
Обработав данные Донского бассейнового
водного управления, нами были получены результаты, отраженные на рисунках 1-3.
Из приведенных ниже графиков изменения БПК5 (рис. 1, а) и ХПК (рис. 1, б) видно, что
превышения ПДК по обоим показателям наблюдаются в течение всего исследуемого периода.
Тенденция носит схожий скачкообразный характер, но в период с 2008 г. по 2010 г. на пограничном створе по БПК5 наблюдается снижение
значений ПДК, а по ХПК — повышение.
Из приведённого на рис. 2 (а) графика следует, что на реке Битюг на всех трех створах
наблюдается скачкообразная тенденция к уменьшению содержания азота аммонийного. В целом,
с 1995 г. по 2007 г. происходило снижение показателей ПДК, а с 2007 г. по 2010 г. — небольшое повышение, но значения остались в пределах нормы.
Из графика, приведённого на рис. 2 (б),
видно, что на реке Битюг наблюдается скачкообразное изменение содержания азота нитритного.
Превышения имеют место в 1995 г. на нижнем
створе, в 1996 г. и 2010 г. — на верхнем, а так же
в 2001 г. и в 2010 г. на створе, расположенном на
границе Тамбовской и Воронежской областей.
Из графика изменения концентрации фосфатов (рис. 3, а) следует, что на реке Битюг имеются превышения ПДК практически в течение
всего исследуемого временного промежутка, кроме следующих периодов: на верхнем створе —
1998-1999 гг., 2002 г., 2005-2006 гг.; на нижнем
створе — 1998-1999 гг., 2002 г., 2004-2007 гг., 2010 г.;
на створе, расположенном на границе областей,
превышения наблюдаются в течение всего исследуемого периода, кроме промежутка времени
2005-2006 гг.
Из представленного графика (рис. 3, б) видно, что на реке Битюг наблюдаются значительные превышения ПДК на нижнем и пограничном
створах в периоды с 1995 г. по 1997 г. и с 1995
г. по 2001 г. соответственно. С 2002 г. по 2010
г. концентрация нефтепродуктов незначительно
превышает допустимые нормы. На верхнем и
нижнем створах значения концентрации нефтепродуктов за периоды с 1997 г. по 2001 г. и с 1998
г. по 2001 г., соответственно, достигли нуля.
84
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Изменение показателей: а) БПК5 с 1995 г. по 2010 г.; б) ХПК с 1995 г. по 2010 г.
Рисунок 2. Изменение показателей: а) азота аммонийного с 1995 г. по 2010 г. б) азота нитритного в
период с 1995 г. по 2010 г.
Труды четвертой международной конференции
85
Рисунок 3. Изменение концентраций: а) фосфатов за период с 1995 г. по 2010 г. б) нефтепродуктов за
период с 1995 г. по 2010 г.
Выводы
вышают норму. По фосфатам и нефтепродуктам
превышения ПДК имеют место практически в
Обобщив результаты проведенного анали- течение всего исследуемого периода, исключая
за, нам удалось проследить динамику концен- некоторые временные промежутки.
траций различных загрязнителей в водах р. Битюг у пгт. Мордово. На основании полученных
результатов можно отметить, что превышения Список литературы
ПДК имеют место в течение всего исследуемого
периода по БПК5 и ХПК. По азоту аммонийному 1. Гидрохимия.
Режим
доступа:
http:
наблюдается скачкообразная тенденция к умень//www.xumuk.ru/bse/695.html — свободный.
шению значений. По азоту нитритному превы- 2. Донское бассейновое водное управление. Решения ПДК имеют место лишь в некоторых служим доступа: http://www.donbvu.ru/ — свободчаях, в остальных же случаях значения не преный.
THE CHANGE OF MAIN POLLUTING SUBSTANCES CONCENTRATION IN THE
BITUG’S RIVER IN THE SCOPE OF THE TAMBOV REGION
Bukovskiy M.E., Kolkova K.S., Surovikina I.V.
Tambov State University named after G.R.Derzhavin, Tambov, Russia
mikezzz@mail.ru, kolkova-kseniya@mail.ru, irina_surovikina@mail.ru
In the article examined the change of main polluting substances concentration in the
Bitug’s river in the scope of the Tambov region over a period of 16 years at 3 ranges,
which are disposed higher and lower the stream from Mordovo and at the border of the
Tambov and the Voroneg regions. Data about concentration of 6 main pollutants were
analysed by us. During the work excesses of maximum permissible concentration of
the search substances were explored. In this work dynamics of concentration of main
pollutants in the Bitug’s river was examined.
Keywords: water chemistry, polluting substances, rivers, the Tambov region, Don
basin, the Bitug, quality of water
86
Индикация состояния окружающей среды
МОНИТОРИНГ ПОЧВ В МУНИЦИПАЛЬНОМ РАЙОНЕ «РЯЗАНСКИЙ» Г.
МОСКВЫ
Гой В., Свобода К., Сергеев Н., Чиченев С.
ГБОУ СОШ №329, г.Москва, Россия
viktoriia.ghoi.98@mail.ru, koston7777@rambler.ru, niks190698@icloud.com,
chichenyov1@rambler.ru
Атмосферный воздух, воды и почвы крупных городов испытывают большую антропогенную нагрузку, которую необходимо изучать. Работа посвящена оценке
экологического состояния почв в пробах муниципального районе «Рязанский»
г.Москвы по биологическим и физико-химическим показателям. В качестве тестобъекта использовали кресс-салат (Lepidium sativum). В водных вытяжках почв
измерялись электропроводность, количество аммония, кислотность, радиоактивность. Выявлена высокая всхожесть семян в образцах почвы, взятых вблизи дорог
и жилых дворах. Это связано с высоким содержанием минеральных веществ.
100%-ная всхожесть семян Lepidium sativum не была отмечена ни в одном из
образцов. В ряде случаев проростки были угнетены, что связано с негативным
влиянием на почвы Рязанского проспекта как крупной автомагистрали.
Ключевые слова: почвы, биологические показатели, Lepidium sativum, физикохимические показатели, загрязнение
Цель нашей работы: оценить экологическое состояние почв в муниципальном районе «Рязанский» г.Москвы по биологическим и
физико-химическим показателям.
Образцы почвы были взяты в разных частях муниципального района «Рязанский» с глубины 10-15 см, на разном удалении от Рязанского
проспекта. Географические координаты точек отбора были зафиксированы с помощью GPS навигатора и занесены в память прибора. Карта-схема
мест отбора почвенных образцов приведена на
рисунке 1 [3].
Для оценки состояния почвы по биологическим показателям был выбран метод биотестирования. В качестве тест-объекта использовали
кресс-салат (Lepidium sativum), однолетнее растение высотой 30-60 см, обладающее повышенной
чувствительностью к загрязнениям почвы.
Перед началом эксперимента семена, предназначенные для опыта, были проверены на всхожесть. Всхожесть составила 100%. После этого были взяты 5 чашек Петри, в каждую из которых
были помещены пробы почв, затем посажены по
50 семян кресс-салата. Прорастание семян во всех
чашках Петри шло в одинаковых условиях по
температуре, влажности, освещённости. Полив
производился каждый день в одно и то же время. Продолжительность эксперимента составила
одну неделю, в течение которой, мы регулярно
наблюдали за его ходом. Полученные результаты
представлены в таблице 1.
Сопоставление данных, приведённых в
таблице 1, показывает, что ни в одной из проб
прорастание семян не достигло 100%. Наибольшее количество семян (90%) проросло в пробе №4,
а наименьшее (66%) – в пробе №5. В остальных
пробах проросло от 36 до 39 семян, что составило
от 72 до 78% соответственно.
Интересно, что проростки кресс-салата в
4-х из 5-ти проб имели признаки угнетения, При
этом в пробе №2 угнетены почти все взошедшие растения (34 из 36), в пробе №5 угнетены
почти 2/3 взошедших растений, а в пробе №1
угнетённые растения отсутствовали. Обращает
внимание, что всхожесть семян кресс-салата на
образцах почвы, взятых рядом с магистралью Рязанский проспект (пробы №1 и 2) и внутри жилых
кварталов (пробы №3 и 4), оказалась больше, чем
у пробы №5 (в парке Кусково).
Для оценки образцов почвы по физикохимическим условиям были выбраны следующие показатели:
• электропроводность;
• количество аммония;
• водородный показатель;
• радиоактивность;
• цвет;
• запах.
Измерение удельной электропроводности
насыщенных водой почвенных вытяжек позволяет оценить концентрацию солей, поскольку электропроводность функционально связана с концентрацией растворенных солей. Однако могут возникать расхождения, достигающие
30-50%. Традиционно к засоленным относят почвы, удельная проводимость водяных фильтратов
из которых выше 4 мкСм/см2.
Азот органического вещества почвы непосредственно недоступен для растений, поэтому
об обеспеченности растений почвенным азотом
судят по содержанию в почве минерального азота. В результате жизнедеятельности микроорга-
Труды четвертой международной конференции
87
Рисунок 1. Карта-схема мест отбора образцов почвы
Таблица 1. Результаты прорастания семян кресс-салата в различных образцах почвы.
№ образца почвы
Всхожесть,
единиц
Всхожесть, %
Количество
угнетенных и
слабо развитых
побегов, единиц
Общий вес
взошедших
побегов, грамм
1
2
3
4
5
39
36
37
45
33
78
72
74
90
66
не выявлено
34
3
2
20
0,9
0,8
0,9
1,8
1,2
низмов, использующих органическое вещество
почвы как источник энергии, происходит аммонификация азотосодержащих органических веществ. Основным источником азота, обеспечивающим питание растений, являются нитраты и
обменный аммоний [1, 2], поэтому именно его
концентрацию в почвенных вытяжках мы и измеряли.
Перед началом исследований подготавливалась почвенная водяная вытяжка. Для этого
проба почвы заливалась дистиллированной водой из соотношения 1:3, далее происходило постоянное перемешивание почвы с водой в течение 10 минут. Полученный раствор фильтровали с применением лабораторной фильтровальной бумаги. Для измерения показателей были
использованы приборы: электронный рH-метр,
кондуктометр, дозиметр. Для определения количества аммония, использовался набор реактивов
из ранцевой переносной лаборатории «Почва»
производства НПО ЗАО «Крисмас+». Результаты
измерений представлены в таблице 2.
Данные, представленные в таблице 2, показывают, что наибольшие различия между образцами проявились в коэффициенте электропроводности – от 0,04 до 0,62 мкСм/см2. Максимальная величина электропроводности отмечена
в пробе №2, что косвенно может говорить о высокой засоленности данной территории. По водородному показателю большинство проб почв показали рH от близкого к нейтральному до слабокислой. Количество аммония также различается:
наименьшее количество обнаружено в пробе №5,
что косвенно может свидетельствовать о малом
количестве органических веществ в ней. Радиоактивность всех образцов находится в пределах
нормы.
88
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 2. Результаты анализа образцов почв муниципального района «Рязанский» г.Москвы.
№ пробы
почвы
Водородный
показатель
(рH)
ЭлектропроРадиоактивводность,
ность, мкСм/см2
мз/ч
Аммоний,
мг/л
Цвет раствора
и
органолептические
показатели
1
6,4
0,55
0,12
3,0
желтоватый,
с почвенногнилостным
запахом
2
6,8
0,62
0,12
2,5
слегка
мутный
3
5,4
0,11
0,12
2,0
серомолочный
4
5,4
0,28
0,12
3,0
почти
прозрачный,
слегка
молочный
5
5,8
0,04
0,13
2,0
почти
прозрачный,
запах
похожий
на
запах
ржавчины
Высокие результаты всхожести семян в образцах почвы №1-4, по-видимому, связаны с тем,
что почвы на этих участках более насыщены
минеральными веществами. В почве парка Кусково содержание минеральных веществ меньше,
на что косвенно указывает малая электропроводность и небольшое количество аммония во взятом здесь образце №5.
Полагаем, что высокая доля угнетенных
растений в пробе №2, связана с негативным влиянием Рязанского проспекта, на незначительном
удалении от которого была взята эта проба. Гипотеза, объясняющая довольно высокий процент
угнетенных растений в пробе №5 (парк Кусково),
на данный момент отсутствует.
Полученные результаты и проблема в целом требует дополнительного изучения, которым мы планируем заняться в дальнейшем.
Список литературы
1. Качинский Н.А. Почва, ее свойства и жизнь.
М. «Наука», 1975.
2. Алещукин Л.В., Курнишкова Т.В. География
почв с основами почвоведения. М. РИЦ «Альфа», 2001.
3. Картографическая основа: Яндекс-карты
http://maps.yandex.ru
Труды четвертой международной конференции
SOIL MONITORING IN MUNICIPAL DISTRICT «RYAZANSKIY», MOSCOW
Ghoi V., Svoboda K., Sergeev N., Chichenev S.
School 329, Moscow, Russia
viktoriia.ghoi.98@mail.ru, koston7777@rambler.ru, niks190698@icloud.com,
chichenyov1@rambler.ru
Air, water and soil of large cities are experiencing great human pressure, which should
be studied. Article is devoted to assessing the ecological status of the soil samples
in the municipal area «Ryazanskiy» Moscow on the biological and physico-chemical
parameters. As a test object we used cress (Lepidium sativum). In aqueous extracts of soil
we measured electrical conductivity, the amount of ammonium, pH, radioactivity. The
high seed germination in soil samples taken near roads and residential backyards. It’s
related to the high content of mineral substances. 100% germination Lepidium sativum
was not noted in any of the samples, and in some cases the seedlings were inhibited due
to the negative impact on soil Ryazanskiy Avenue as a major highway.
Keywords: soil, biological indicators, Lepidium sativum, physico-chemical
characteristics, pollution
89
90
Индикация состояния окружающей среды
ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА БУГРОВ БЭРА
Даваева Ц.Д., Пумбулу Ф., Картаев Б.Ю., Сангаджиева О.С.
Калмыцкий государственный университет, Элиста, Россия
shagan_d@mail.ru, Boskhomdzhi@mail.ru, chalga_ls@mail.ru
Рассмотрено строение бугра Бэра, находящегося на Прикаспийской низменности. Изучение внутренней структуры бугров Бэра показало, что под верхним облегающим со всех сторон лёссовидным слоем до самого основания залегают слоистые, а часто диагонально слои песка, глины, прослойки каспийских раковин.
Определен гранулометрический состав, содержание водорастворимых солей и
восьми тяжелых металлов. Нами зарегистрировано сто двадцать восемь видов
растений, относящихся к 24 семействам. Данные систематического спектра говорят о том, что основными являются 4 семейства, включающие более половины
всех отмеченных видов маревые (26,3%), сложноцветные (15,6%), крестоцветные
(11,7%), злаки (10,9%). На формирование флоры бугров Бэра доминирующее
влияние оказывают элементы пустынной флоры, проникающие на Нижнюю
Волгу с юга и юго-востока. Характер распределения меди и марганца находится в
прямой зависимости от гранулометрического состава, содержания органического вещества и, иногда, водорастворимых солей. В распределении цинка такой
зависимости не наблюдается. Коэффициент аллювиального поглощения металлов по отношению к местному фону показывает накопление подвижных форм
меди, марганца и железа из материнских пород. Содержание ТМ в горизонтах
бугра Бэра зависит от содержания органического вещества, типа и степени минерализации грунтов. Содержание марганца, кадмия, свинца, цинка зависит от
содержания гумуса: увеличивается для цинка, свинца, марганца и уменьшается
для меди. Минерализация грунтов влияет на содержание меди, цинка, марганца
и свинца. Уменьшается содержание всех металлов, кроме кадмия.
Ключевые слова: микроэлементы, тяжелые металлы, бугры Бэра, кларк по
Виноградову
Эколого-геохимические
исследования,
проведенные на территории Икрянского района
Астраханской области, были направлены на
определение уровней содержания химических
элементов и соединений в буграх Бэра, повсеместно распространенных в этой местности. В
обширном районе Прикаспийской низменности
между низовьями р. Эмбы и озера Маныч-Гудило
обособленными ареалами разной величины и
конфигурации распространены прямолинейные
и параллельные гряды. Они располагаются в
степи рядами, тянущимися с востока на запад.
Расстояние между параллельными буграми
колеблется от десятков метров до 2 км и более. По
имени знаменитого путешественника и естествоиспытателя Карла Максимовича Бэра (1792-1876),
впервые обследовавшего эти возвышенности, их
называют буграми Бэра.
Изучение внутренней структуры бугров Бэра показало, что под верхним облегающим со
всех сторон лёссовидным слоем до самого основания залегают слоистые, а часто диагонально слои
песка, глины, прослойки каспийских раковин [1].
В строении бугров выделено три элемента: ядро, бугровая толща и кроющие пески. Ядро сложено морскими нижнехвалынскими шоколадными глинами и кроющими их песками. Бугровая
толща имеет четкий контакт с ядром. Она сло-
жена диагонально-слоистыми кварцевыми песками, мощность толщи до 15 м, она сильно засолена.
Выше бугровой толщи лежит тоже позднехвалынский элювиально-делювиальноэоловый однородный желтовато-бурый мелкозернистый песок мощностью до 2,5 м. Контакт этого песка с
бугровой толщей четкий, иногда со следами погребенной почвы [2]. Пионером флористического изучения пойменно-дельтовой части р. Волги является С.Коржинский (1882-1884 гг.), в работах которого имеются сведения о растительности бугров Бэра. Нами зарегистрировано 128
видов растений, относящихся к 24 семействам.
Данные систематического спектра говорят о том,
что основными являются 4 семейства, включающие более половины всех отмеченных видов
маревые (26,3%), сложноцветные (15,6%), крестоцветные (11,7%), злаки (10,9%). На формирование
флоры бугров Бэра доминирующее влияние оказывают элементы пустынной флоры, проникающие на Нижнюю Волгу с юга и юго-востока [4].
На распределение тяжелых металлов в профиле бугра Бэра хорошо прослеживается зависимость от гранулометрического состава почв (таблица).
Характер распределения меди и марганца находится в прямой зависимости от гранулометрического состава, содержания органического
Труды четвертой международной конференции
91
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в бугре Бэра.
Глубина,
см
0-30
30-60
60-90
90-120
120-150
150-180
180-210
210-240
240-270
270-300
300-330
330-360
360-420
420-450
450-480
Гранулoметрич.
состав
суглинок
суглинок
глина
глина
глина
глина
слоистая
песок
глина
глина
суглинок
песок
глина
глина
глина
ОДК
ПДК по Важениной
ПДК
Кларк по Виноградову
Гумус,
%
Сухой
остаток,
%
Cd,
мг/кг
Cu,
мг/кг
Zn,
мг/кг
Co,
мг/кг
Mn,
мг/кг
Pb,
мг/кг
2,27
2,27
1,65
1,24
2,68
2,68
2,68
3,52
1,86
4,13
2,06
2,89
2,89
2,27
3,70
—
—
0,42
0,78
0,73
0,70
0,53
0,61
0,69
0,67
0,59
0,61
0,82
0,91
0,40
0,83
0,97
—
—
—
—
0,47
1,10
1,30
0,88
0,81
0,96
0,86
0,82
0,74
0,76
0,81
0,93
1,00
1,00
0,76
2,00
—
5,00
0,50
0,70
0,38
2,50
0,75
1,12
2,25
1,25
3,00
2,25
2,19
0,50
0,25
0,38
0,13
0,13
132,00
Ф+35
55,00
20,00
6,06
4,41
6,61
6,25
3,75
6,06
5,62
7,50
9,37
8,81
4,41
4,41
3,75
2,76
2,63
220,00
Ф+50
100,00
50,00
0,07
0,05
0,13
0,05
0,05
0,03
0,13
0,50
0,50
0,05
0,73
0,78
0,13
0,08
0,10
24,00
Ф+6
5,00
8,00
14,90
14,50
15,10
11,80
14,80
12,20
11,50
14,30
13,80
16,40
15,60
14,00
16,10
17,60
14,00
1000,00
Ф+500
1500,00
850,00
7,10
9,90
9,90
13,80
11,00
9,30
8,20
9,30
7,70
12,00
11,70
11,00
11,50
10,40
9,80
130,00
Ф+20
300,00
10,00
вещества и, иногда, водорастворимых солей. В
распределении цинка такой зависимости не наблюдается. Коэффициент аллювиального поглощения металлов по отношению к местному фону
показывает накопление подвижных форм меди,
марганца и железа из материнских пород. По
отношению к кларку по А.П.Виноградову [3] содержание ТМ рассчитывалось как коэффициент
концентрирования (Кк), результаты следующие:
• в суглинках по меди 0,015, по цинку 0,071,
по кобальту 0,004, по молибдену 0,002, марганцу 0,015,
• в глинах по меди 0,003, по цинку 0,032, по
кобальту 0,004, по молибдену 0,004, марганцу 0,018;
• в песках по меди 0,065, по цинку 0,088, по кобальту 0,028, по молибдену 0,003, марганцу
0,014.
Содержание ТМ в горизонтах бугра Бэра
зависит от содержания органического вещества,
типа и степени минерализации грунтов. Содержание марганца, кадмия, свинца, цинка зависит
от содержания гумуса: увеличивается для цинка, свинца, марганца и уменьшается для меди.
Минерализация грунтов влияет на содержание
меди, цинка, марганца и свинца. Уменьшается
содержание всех металлов, кроме кадмия.
Выводы:
1. Подтверждена слоистость почв бугров Бэра по гранулометрическому составу, водорастворимым солям, тяжелым металлам.
2. Определены уровни содержания восьми
тяжелых металлов и характер их распределения
на глубину до 4 метров.
Список литературы
1. Руденко Е.А. Загадки бугров Бэра. Волгоград.
1976. С. 27-37.
2. Сафонов Г.Е. Изучение флоры Бэровских бугров. Волгоград. 1992. С. 85-90.
3. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. – М.:
Изд-во АН СССР. 1950. — 272с.
4. Сангаджиева Л.Х., Манджиев В.У. Устойчивость пустынных ландшафтов Черных Земель к химическому загрязнению // Вестник
Саратовского гос.аграрн. ун-та им. Н.И. Вавилова, 2005, №2. С. 18 — 21.
92
Индикация состояния окружающей среды
FEATURES OF MICROELEMENTAL COMPOSITION OF BUMPS BAER
Davaeva Sh.D., Pumbulu F., Kartaev B.U., Sangadgieva O.S.
Kalmyk State University, Elista, Russia
shagan_d@mail.ru, Boskhomdzhi@mail.ru, chalga_ls@mail.ru
The structures of the Mount Baer, located on the Caspian depression. The study of the
internal structure of the mounds Baer showed that under the top fitting on all sides
loesslike layer to the core lie layered and often diagonal layers of sand, clay layer
Caspian shells. Defined granulometric composition, the content of water-soluble salts
and heavy metals eight. We recorded hundred twenty-eight plant species belonging to
24 families. These systematic spectrum suggests that the main are 4 families, including
more than half of all species of Chenopodiaceae marked (26.3%), Asteraceae (15.6%),
cruciferous (11.7%), cereals (10.9%). The formation of the flora mounds Baer dominant
influence elements of desert flora, penetrating the lower Volga to the south and
southeast. The pattern of distribution of copper and manganese is in direct proportion to
the size distribution, organic matter content and, sometimes, the water-soluble salts. The
distribution of zinc such a relationship is not observed. Absorption coefficient of alluvial
metals in relation to the local background indicates accumulation of mobile forms of
copper, manganese and iron from the source rocks. The content of heavy metals in the
Mount Baer horizons depends on the content of organic matter, the type and degree of
mineralization of soil. The content of manganese, cadmium, lead, zinc, depending on the
content of humus: increasing zinc, lead, manganese and copper reduced. Mineralization
affects the content of copper, zinc, manganese and lead. Decreases the content of all
metals, except cadmium.
Keywords: trace elements, heavy metals, bumps Baer, concentrating, the сlark
Vinogradov
Труды четвертой международной конференции
93
ВАРИАТИВНОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ НА ПРИМЕРЕ ВОД ПУТЯЕВСКИХ ПРУДОВ
Долганов Ю.В.
Московский государственный педагогический университет, г. Москва, Россия
dolganovyuri@mail.ru
Данная научная работа посвящена изучению вариативности геохимических показателей вод Путяевских прудов. Они расположены на северо-востоке Москвы
и находятся в области фонового загрязнения. В связи с этим, данные собранные
в ходе исследования достаточно объективно отражают эколого-геохимическую
картину данного района и позволяют судить о степени антропогенной нагрузки.
Ключевые слова: геохимия вод, вариативность геохимических показателей,
хлор-ион, сульфат-ион, кислотность, график изменения концентраций, Путяевские пруды, источник загрязнения
Крупный мегаполис, в частности Москва, с
развитой инфраструктурой и чередованием жилых и промышленных кварталов – это источник
сильного неблагоприятного воздействия на природные элементы: здесь происходит комплексное загрязнение водной, воздушной и почвенной
сред. [1] Степень антропогенной нагрузки определяется рядом факторов, в частности, объемом и
продолжительностью поступления загрязнителя,
токсичностью химического вещества, его геохимической активностью, специфичностью структуры ландшафтов и погодных условий данной
местности.
В связи с этим, актуальна необходимость
интенсифицировать изучение конкретных антропогенных и природно-антропогенных объектов,
по состоянию которых можно судить об общей
экологической обстановки района в целом.
Объект настоящего исследования — каскад прудов: Верхний Путяевский, Змейка, Чертов,
Моржовый и Нижние Чертовы — находится в парке Сокольники (области фонового загрязнения
Алексеевского района г. Москвы) и в непосредственной близости от промышленных и жилых
кварталов. Данная зона аккумулирует стоки со
всех близлежащих территорий, включая парк Сокольники, что обусловлено понижением рельефа.
Пруды сооружены в пойме Путяевского ручья.
Питание смешанное: за счет грунтовых и поверхностных вод, а также из водопровода. Вблизи от
места проведения исследований проходит ветка
Ярославского направления Московской железной
дороги (станция Маленковская), автомобильные
дороги, в частности Ростокинский проезд, непосредственно проходящий возле Нижних Чертовых прудов, Проспект мира.
На каждом из прудов было выбрано по две
точки: одна — в зоне питания, вторая — в зоне
стока, на каждой из которых в течение трех отбирались пробы воды из приповерхностного слоя
(2-5 см).
Целью исследования являлось определение вариативности некоторых экологогеохимических показателей вод Путяевских
прудов. Для этого рассмотрим изменение показателей во времени по отдельным прудам.
Наличие хлор-иона связано, отчасти, с частичным питанием прудов хлорированной водопроводной водой.
Немаловажен фактор накопления в почвах
и дальнейшего смыва в водоемы хлоридов, используемых для посыпания дорог как средство от
обледенения. Проблема стоит достаточно остро,
так как привнос этих солей местами достигает
на некоторых участках до нескольких тонн на
километр [1]. Будучи легко растворимыми, соединения хлора попадают в почвенную среду, а
оттуда и в водоемы.
На каждом пруду брались две пробы
(нечетные – зоны питания, четные – зоны стока),
всего 5 прудов
Следует отметить, что в осенний период
ход графика изменений концентраций хлора более плавный, чем весенний. Это связано с тем,
что именно весной с талыми водами поступают
дополнительные объемы хлоридов. Рассмотрим
изменения по точкам.
Пруд №1 (Точки 1 и 2). В зоне питания
осуществляется поступление хлора из водопровода. Осенью, при понижении температур воздуха и снижении осмотической дифференциации водных слоев, в Верхнем Путяевском прудом,
уклон которого минимальный, в приповерхностных слоях воды концентрация хлора практически одинакова и составляет 0,82 мг-экв/литр. Весной концентрация хлора в зоне питания увеличивается до 1,83 мг-экв/литр, а в зоне стока до 1,62
мг-экв/литр.
Пруд №2 (Точки 3 и 4). Осенью по сравнению с зоной питания (1,1) концентрация хлора
растет в зоне стока (1,34), что связано с понижением рельефа в этой части водоема и отсутствием в зоне питания дополнительных источников
94
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Концентрация хлора в точках проботбора.
хлоридов в летне-осенний период. Весной концентрации вновь растут, характер распределения
хлора в приповерхностных слоях меняется: концентрация хлора в зоне питания (2,21) превышает
концентрации в зоне стока (1,93), что связано с
близостью к точке №3 асфальтированной автомобильной дороги, которая зимой посыпается хлоридами. При снеготаянии хлор активно поступает в зону питания.
Далее, до точки №8, закономерности распределения хлора одинаковы – идет понижение
концентраций, что связано с удалением от источников поступления хлоридов. [2] В зоне стока четвертого исследуемого пруда в весенний период
концентрация растет из-за поступления хлоридов со стороны 5-го Лучевого просека (дороги).
В пятом исследуемом пруду концентрации
хлора растут к зоне стока, что связано, как с накоплением элементов в нижней части системы, так
и с близостью крупной автомобильной дороги
(Ростокинского проезда).
Рассмотрим другие показатели.
Сульфат-ион в пробах связан со сжиганием
топлива: в первую очередь бензина в двигателях
автомобиля, а также косвенное влияние ТЭЦ, расположенных на территории СВАО. [3] Скачкообразный рост отмечается в зоне питания четвертого пруда – этот максимум установился осенью
2010 года и сохранялся три сезона подряд.
pH, в среднем, соответствует близкой к
нормальной, слабощелочной реакции среды.
Сульфат-ион повышает кислотность вод, поэтому рост концентрации этого элемента по
точкам соответствует уменьшениям показателей
рН. Исключение составляет зона питания 3-го
исследуемого пруда, где из-за особенностей
движения вод скапливается большое количество
опада, разложение которого привносит в воду
органические кислоты. [4]
Таким образом, видно, как изменение показателей даже одного элемента влечет за собой
изменение других показателей и, как следствие,
свойств вод. На примерах, приведенных в данной
работе, видно, что колебания в пределах одной
системы и даже одного пруда могут быть довольно существенными. Так, разница между концентрациями хлора в одной точке может различаться
на 1,11 мг-экв/литр, а в пределах системы на 0,62
мг-экв/литр. Различия в концентрациях сульфатиона еще более значительны. Подобная вариативность показателей вызвана сезонными изменениями физико-химических условий и осложнена неравномерным поступлением загрязнителей
антропогенного происхождения.
Список литературы
1. Хомич В.А., Экология городской среды. – М.:
«Ассоциация строительных ВУЗов», 2006
2. Алещукин Л.В., Физико-химические методы
при ландшафтно-геохимических исследованиях. – М.: «Типография МГПИ им. Ленина»,
1971 – С. 40-43.
3. Голдовская Л.Ф., Химия окружающей среды.
– М.: «Мир», 2007.
4. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская
И.Н., Экология и охрана окружающей среды
при химическом загрязнении. – М.: «Высшая
школа»,2006. – С. 22-35, 37-43, 92-102, 146-157.
Труды четвертой международной конференции
Рисунок 2. Концентрация сульфат-ионов в точках проботбора.
Рисунок 3. Значение pH в точках проботбора.
VARIABILITY OF INDICATORS OF ECOLOGICAL AND GEOCHEMICAL STATE
AS AN EXAMPLE PUTYAEVSKII PONDS
Dolganov U.V.
Moscow State Pedagogical University, Moscow, Russia
dolganovyuri@mail.ru
This research work is devoted to the study of the variability of geochemical indicators
of water Putyaevskij ponds. They are located in the North-East of Moscow, and are
in the area of background pollution. In this regard, the data collected during the study
objectively reflect ecological and geochemical picture of the area and allow you to judge
the degree of anthropogenic stress.
Keywords: geochemistry of the waters, the variability of geochemical indicators,
chlorine ion, sulfate ion, acidity, graph the changes in the concentrations Putyaevskii
ponds, the source of polution
95
96
Индикация состояния окружающей среды
ИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ПРИДОННОГО СЛОЯ ВОДЫ РЕКИ КУДЬМА
НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ ВИДОВОЙ СТРУКТУРЫ
МАКРОЗООБЕНТОСА
Есипенок А.Ю.
Национальный Исследовательский Нижегородский Государственный
Университет им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород, Россия
dopd09@yandex.ru
В материалах статьи рассмотрены результаты работы автора в 2012-2013 гг.,
направленной на анализ современного состояния и видовой структуры донных
биоценозов малой реки Кудьмы Нижегородской области. В статье представлены
результаты индикации качества придонного слоя воды с помощью индекса
сапробности Пантле-Букка в модификации Сладечека, рассчитанного по численности индикаторных видов зообентоса и биотического индекса Вудивисса.
Ключевые слова: макрозообентос, малые реки, гидробиология
Роль малых рек в формировании гидрохимического режима средних и крупных рек очень
велика [3]. В наши дни значительно увеличивается нагрузка на экологические системы малых
рек, которые являются чрезвычайно уязвимыми.
В малые реки сбрасываются сточные воды различных предприятий. Впадая в крупные водоемы, они оказывают влияние на качество их вод,
на видовой состав и численность гидробионтов
[1, 4, 7]. Однако в России и сопредельных государствах их изучению уделяется мало внимания
по сравнению с крупными реками, озерами и
водохранилищами.
Известно, что благодаря особенностям биологии и экологии, донные животные являются
хорошими индикаторами изменения условий их
существования, происходящими, в том числе и
под влиянием антропогенного воздействия [2, 6].
Целью работы является анализ современного состояния и видовой структуры донных биоценозов малой реки Кудьмы Нижегородской области
и оценка качества придонного слоя воды.
Материал и методика
Материалом для работы послужили пробы
зообентоса, отобранные на реке Кудьма и её притоках — Озёрке и Шаве, а также в Чебоксарском
водохранилище. Общая протяжённость исследованного участка реки Кудьма составила 78,68 км.
Пробы отбирались в июле 2012 года и в мае,
июле и октябре 2013 года на постоянных станциях (рис. 1). Отбор проб производился дночерпателем Экмана-Бёрджа (1/40 м²) по общепринятым гидробиологическим методикам [1, 5]. Всего
было отобрано и обработано 66 количественных
проб зообентоса. Учитывалась единовременность
отбора проб от истока до устья реки, их сезонная сопоставимость, а также постоянство станций
отбора проб. Анализ качества воды проводили с
помощью индекса сапробности Пантле-Букка в
модификации Сладечека [8, 9], рассчитанного по
численности индикаторных видов зообентоса и
биотического индекса Вудивисса [10]. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Rstudio.
Результаты и их обсуждение
Оценка качества воды проводилась по стандартным методикам, используемым в гидробиологических исследованиях, с использованием индекса Вудивисса и индекса сапробности ПантлеБукка в модификации Сладечека. Доля индикаторных видов составила 28% от общей численности. Из общего числа видов-индикаторов
полисапробов – 21%, α-мезосапробов – 58%,
β-мезосапробов – 18%, а олигосапробов – 3%. При
значительном фоновом загрязнении реки Кудьма, локальных источников загрязнения на исследуемом участке выявлено не было.
Индекс сапробности однороден почти на
всём протяжении реки Кудьма и характеризует зону сапробности как α-мезосапробную, либо
β-мезосапробную и лишь иногда значение индекса указывает на полисапробную зону. На 66% всех
станций вода характеризуется, как «загрязнённая», на 25% — как «умеренно загрязненная» и
лишь на — как «грязная» (табл. 1). Такие высокие
значения индекса характерны для придонного
слоя воды, т.к. именно в этом слое скапливаются,
оседая на дно, все седименты и загрязнители. В
основном значения индекса сапробности определяли α- и β-мезосапробы — хирономиды и олигохеты, а в самых загрязнённых (полисапробных)
водах наблюдается явное доминирование группы
хирономид.
Индекс Вудивисса показывает высокие значения для верховья реки и низкие для приустьевого участка за счёт более высокого разнообразия
систематических групп на участках с быстрым
течением, где процесс осадкообразования не так
интенсивен. Ниже устья реки Шава (приустьевой
Труды четвертой международной конференции
97
Рисунок 1. Точки отбора проб макрозообентоса на р.Кудьма.
Таблица 1. Процентное распределение станций на р.Кудьма по качеству придонного слоя воды.
Качество воды
Чистая
Умеренно
загрязнённая
Загрязнённая
Грязная
Индекс
Вудивисса
Индекс
сапробности
15,50%
13,5%
67%
4%
0%
25%
66%
9%
участок) течение замедляется, Кудьма становится более полноводной за счёт вод рек Шава и
Волга, седиментация органики интенсифицируется, происходит более быстрое илонакопление,
преобладающим грунтом становится чёрный ил
и на отдельных станциях развитие получают пелофильные представители комплекса эврибионтных видов (преимущественно хирономиды, олигохеты и некоторые виды моллюсков). Исчезают
реофильные, стенобионтные и оксифильные виды, что хорошо объясняет низкие значения индекса Вудивисса. На 67% всех станций биотическим индексом вода характеризуется как «загрязнённая», на 15,5% — как «чистая», на 13,5% — как
«умеренно загрязнённая» и лишь на 4% — как
«грязная» (табл. 1).
Показатели индекса сапробности и индекса Вудивисса по продольному срезу реки в разные сезоны и в разные годы схожи и дают общее представление о характере качества придонного слоя воды на протяжении всей реки: в её
верховьях вода чище благодаря более высокой
скорости течения, однако ближе к приустьевому
участку реки скорость течения падает, интенсифицируется седиментация и осадконакопление,
в результате чего большая часть поллютантов
скапливается в придонном слое воды, ухудшая
показатели её качества. Такая картина наблюдается на протяжении всего периода нашего исследования. Обращает на себя внимание межсезонная динамика качества придонного слоя воды:
наиболее загрязнённой она становится в летний
сезон, в период интенсивного осадковыпадения,
а значит и аллохтонного обогащения органикой.
Наилучшие показания индексов качества воды
в мае, после периода интенсивного снеготаяния
и половодья, который обогащает реку большими
объёмами чистой талой воды.
Список литературы
1. Баканов А.И. Использование зообентоса для
мониторинга пресноводных водоёмов // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 68-82.
2. Балушкина Е.В. Функциональное значение
личинок хирономид в континентальных водоемах. Л., 1987. С. 143-170.
3. Водогрецкий В.Е. Антропогенное изменение
стока малых рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.
176 с.
98
Индикация состояния окружающей среды
4. Зинченко Т.Д. Хирономиды поверхностных
лых рек // Комплексная оценка результатов
вод бассейна Средней и Нижней Волги (Састроительства и эксплуатации Чебоксарской
марская область). Эколого-фаунистический
ГЭС. Горький, 1989. С. 43-49.
обзор. Самара: Самар. НЦ РАН, 2002. – 174 с.
8. Pantle R., H. Buck Die biologische Uberwachung
5. Семенченко В.П., Мороз М.Д., Тищиков И.Г.
der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse
Использование структурных показателей со// Gas-und Wasserfach. 1955 -Bd. 96, №18. — 604
обществ макрозообентоса для биоиндикаs.
ции качества текучих вод// Гидробиолог. 9. Sladecek V. System of water quality from
Журн. 2006. Т.42, №.5. С. 57-65.
biological point of view // Ergebnisse Limnologie6. Тимм
Т.Э.
Малощетинковые
черви
Arch. Hydrodiol.- 1973. — B. 7. — № 7. — Р. 218.
(Oligochaeta) водоемов Северо Запада СССР. 10. Woodiwiss F.S. The biological system of stream
Таллин, 1987. 299 с.
classificasion usedby the Trent River Board //
7. Шахматова Р.А. Экологические проблемы маChem. and Ind. 1964. V.11. P. 443-447.
INDICATION OF THE QUALITY OF THE BOTTOM LAYER WATER OF KUDMA
RIVER (NIZHEGORODSKI REGION) ON THE BASE OF SPECIES STRUCTURE OF
MACROZOOBENTHOS
Esipenok A.Yu.
Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod, Nizhni Novgorod, Russia
dopd09@yandex.ru
The materials of the article are the results of the work in 2012-2013 years, aimed at
the analysis of the current state and species structure of bottom biocenosis of small
river Kudma (Nizhegorodski region). The article presents the results of indication of the
quality of the bottom layer water with an index saprobity, calculated according to the
number of indicator species of zoobenthos and biotic index of Woodiwiss.
Keywords: macrozoobenthos, small rivers, hydrobiology
Труды четвертой международной конференции
99
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ВОЛОС ДЕТЕЙ
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Жакупова Ш.Б., Колбин В.В., Брайт Ю.Ю., Жаскайрат Д.Ж.
Научно-исследовательский институт радиационной медицины и экологии,
Семей, Казахстан
zh.sholpan.88@mail.ru, vladimir.sem07@gmail.com, d.yuliay@mail.ru,
zhaskairatd@mail.ru
Установлены особенности элементного состава волос детей, проживающих в
Восточно-Казахстанской области, прилегающих к Семипалатинскому испытательному ядерному полигону. Приведены данные среднего содержания 28 химических элементов в волосах детского населения в различных зонах радиационного риска. Для каждой территории рассчитаны коэффициенты концентрации
изученных элементов в волосах относительно средних значений по миру. Выделены группы районов со специфическим спектром элементов, накапливающихся в волосах детей в количествах, превышающих среднемировые показатели.
Ключевые слова: волосы детей, элементный состав, Семипалатинский испытательный ядерный полигон, биогеохимическая специфика
Восточно-Казахстанская область в большей
степени подверглась радиоактивному загрязнению вследствие ядерных взрывов, проведенных
на Семипалатинском испытательном ядерном
полигоне (1949-1991 гг.). Вследствие наложения
природных и техногенных факторов формируются сложные геохимические ассоциации элементов в организме человека. Количественные
значения химических элементов в биосредах могут быть использованы в качестве биологических
маркеров состояния окружающей среды [1]. Волосы человека способны депонировать химические
элементы в своей структуре в высоких концентрациях.
Для исследования были выбраны населенные пункты Восточно-Казахстанской области: село Новопокровка Бородулихинского района (бывший Жанасемейский район), который относится
к зоне максимального радиационного риска, село
Бородулиха Бородулихинского района – относится к зоне повышенного радиационного риска, село Кокпекты Кокпектинского района – относится
к зоне минимального радиационного риска (контрольная территория). В выборку включались дети, не имеющие отклонений по медицинским
показателям, родившиеся в данном населенном
пункте.
Методика отбора проб волос и их предварительная подготовка проводилась согласно
рекомендациями МАГАТЭ [2]. Химический состав волос был определен инструментальным
нейтронно-активационным анализом в лаборатории ядерно-геохимических методов исследования кафедры геоэкологии и геохимии Томского
политехнического университета.
Всего было определено 28 элементов, включая радиоактивные и редкоземельные (рисунок
1). В составе волос детского населения Восточно-
Казахстанской области максимальное содержание Ca 1084,5 ±113 мг/кг. На втором месте стоят
такие значимые для организма элементы, как
Na (413,9±98 мг/кг) и Fe (536,7±274,3 мг/кг). Далее
следует Zn и Sr со значениями 170,9±19,7 мг/кг и
9,46±2,31 мг/кг соответственно. Высокие концентрации в составе волос кальция, а также стронция,
связаны с процессами роста волос, поскольку данные элементы активно участвуют в процессах
оссификации [3].
Распределение изученных элементов в
составе волос детей, проживающих в исследованных населенных пунктах, соответствует
установленным геохимическим законам КларкаВернадского (о всеобщем рассеянии химических
элементов), Менделеева (распространенность элементов и его содержание уменьшается с ростом
заряда ядра) и правилу Оддо-Гаркинса (о распределении четных и нечетных элементов), что еще
раз подчеркивает их всеобщий характер распределения в материальных объектах [3].
Региональные отличия волос исследуемых
населенных пунктов отражены в таблице 1. Геохимический спектр элементов в волосах детей в
населенных пунктах разнообразный.
Село Новопокровка отличается накоплением U и Sr в волосах. Содержание этих элементов
превышает среднее по 3 населенным пунктам в
1,8 раза. Что возможно связано с техногенной спецификой содержания U и Sr в составе волос детей
данного населенного пункта. Среднее содержание U составляет 0,21±0,13 мг/кг, при максимальном содержании 0,49 мг/кг. Среднее содержание
Sr составляет 16,9±16,7 мг/кг, при максимальном
содержании 54,9 мг/кг.
В с. Зенковка в составе волос детей наблюдается концентрация Na, Fe и Nd. Коэффициент
концентрации по сравнению со средним по 3
100
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Элементный состав волос детей исследуемых населенных пунктов.
Таблица 1. Геохимическая специфика элементов в волосах детей исследуемых населенных пунктов
Населенный пункт
Геохимическая специфика
с. Новопокровка
U1,8 – Sr1,8 – Sb1,5 – Lu1,4 – Ca1,4 – Zn1,3 – Ce1,2 – Co1,2 – Cs1,1 – Ta1,1 – Ba1,0
– Eu1,0 – Sm1,0 – Th0,9 – Yb0,9 – Fe0,9 – La0,8 –Cr0,8 – Tb0,8 – Br0,7 – As0,7 –
Au0,7 – Rb0,6 – Hf0,6 –Sc0,5 –Na0,5 –Nd0,4 –Ag0,3
Na1,6 – Fe1,6 – Nd1,6 –Rb1,5 – Sc1,4 – La1,3 –Hf1,3 – Br1,2 – As1,2 – Sm1,1 –
Eu1,1 –Yb1,1 – Th1,0 – Cs1,0 – Co0,9 – Zn0,9 – Ba0,9 –Ce0,9 – Tb0,9 –Ta0,9 – Cr0,8
– Lu0,8 –Ca0,7 – Sb0,7 – Au0,7 – Ag0,6 – Sr0,4 – U0,2
Ag2,5 – Au1,9 – Cr1,5 –Tb1,4 – As1,2 – Hf1,1 –Br1,1 –Ba1,1 –Sc1,0 – Th1,0 – U1,0
–Nd1,0 – Yb1,0 –Ta1,0 –Ca0,9 – La0,9 – Ce0,9 –Sm0,9 – Na0,8 – Co0,8– Rb0,8 –
Sb0,8 – Eu0,8 – Zn0,7 – Lu0,7 – Sr0,7
с. Зенковка
с. Кокпекты
населенным пунктам составляет 1,6. Содержание
Rb, Sc, Hf, La и Sb превышают средние значения в
1,3-1,5 раза. Высокое содержание редкоземельных
элементов в волосах детей с. Зенковка могут быть
вызвано их поступлением с подземными водами
из магматических горных пород.
Анализ распределения элементов в волосах на территории с. Кокпекты показал повышенное накопление Ag в 2,5 раза, чем среднее по 3
населенным пунктам, Au – в 1,9 раза. Это может являться косвенным признаком наличия на
данной территории скрытого оруденения Au-AgSb типа или свидетельствует о привносе данных
компонентов подземными водами с золотоносных районов. Результаты проведенных измерений были сравнены с содержанием элементов в
волосах условного человека по данными публикации Международного комитета по радиационной защите (МКРЗ) [4], в волосах жителей Павлодарской [5] и Томской [6] областей (рисунок 2).
Относительно данных МКРЗ волосы исследуемых детей более обогащены такими элементами, как Co в среднем в 83 раза, Sr – 189 раза. Волосы детей обеднены относительно данных МКРЗ
по условному человеку такими элементами, как
Sb, Rb, Cr, As, Ag и Fe. По сравнению с данными
исследований по Павлодарской области уровни
содержания таких элементов как Fe, Co, La и Na
в среднем по 3 населенным пунктам выше в 11;
3; 2 и 1,8 раза соответственно. По сравнению с
данными исследований по Томской области в
волосах детей исследуемых территорий среднее
содержание большинства элементов ниже.
Таким образом, оценка содержания химических элементов в волосах детей, проживающих на территориях Восточно-Казахстанской области, установила крайне неравномерное распределение элементов. Все административные
районы характеризуются своим спектром накопления элементов. Выявлено, что техногеннонапряженные участки выделяются по индикаторным показателям содержания элементов, наиболее яркими из которых являются U и Sr в составе
волос детей, проживающих в с. Новопокровка в
максимальной зоне влияния Семипалатинского
испытательного ядерного полигона.
Список литературы
1. Корогод Н.П. Оценка качества урбоэкосистемы в условиях г. Павлодара по данным элементного состава волос детей: Автореферат.
дис. …канд. биол. наук. – Томск, 2010. – 23 с.
2. Element analysis of biological materials. Current
problems and techniques with special reference
to trace elements. Appendix II. Technical reports
series. – № 197. – Viena: IAEA, 1980. – P. 351 –
367.
3. Кист А. А. Феноменология биогеохимии бионеорганической химии.- Ташкент, ФАН, 1987.
– 236 с.
Труды четвертой международной конференции
101
Рисунок 2. Коэффициент концентрации элементов в волосах детей Восточно-Казахстанской области
относительно а) условного человека, б) Павлодарской области, в) Томкой области.
4. ICRP, 1977. Recommendations of the ICRP. ICRP
Publication 26. Ann. ICRP 1 (3).
5. Корогод Н.П., Шайморданова Б.Х., Асылбекова Г.Е., Барановская Н.В. Элементный состав
волос детского населения города Павлодар
// Проблемы биогеохимии и геохимической
экологии. – 2008. – N 4 (8). – С. 99 – 109.
6. Барановская
Н.В.,
Швецова
Д.В.,
Судыко А.Ф. Региональная специфика
элементного
состава
волос
детей,
проживающих на территории Томской
области // Известия ТПУ. 2011. №1. URL:
http://cyberleninka.ru/article/n/regionalnayaspetsifika-elementnogo-sostava-volos-deteyprozhivayuschih-na-territorii-tomskoy-oblasti
(дата обращения: 13.02.2015).
SPECIFIC FEATURES OF ELEMENTAL COMPOSITION OF THE HAIR OF
CHILDREN IN THE EAST KAZAKHSTAN REGION
Zhakupova Sh.B., Kolbin V.V., Brait Y.Y., Zhaskairat D.Zh.
Scientific Research Institute for Radiation Medicine and Ecology, Semey, Kazakhstan
zh.sholpan.88@mail.ru, vladimir.sem07@gmail.com, d.yuliay@mail.ru,
zhaskairatd@mail.ru
The specific features of elemental composition of the hair of children living in the East
Kazakhstan region adjacent to the Semipalatinsk Nuclear Test Site were determined. The
data on average content of 28 chemical elements in the hair of children in different zones
of radiation risk were represented there. For each territory the concentration ratios of
explored elements in the hair were calculated relative to the mean values in the world.
The groups of regions with the specific range of elements that are accumulated in the
hair and exceed the average world indexes were distinguished.
Keywords: hair of the children, elemental composition, Semipalatinsk Nuclear Test
Site, biogeochemical particularity
102
Индикация состояния окружающей среды
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА ПРИ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ АГРОГЕННОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ
Кольцова Т.Г., Сунгатуллина Л.М., Григорьян Б.Р., Андреева А.А.
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия
t@shmain.ru, sunlyc@yandex.ru, bobgrig007@gmail.com, ponochka157@yandex.ru
В статье представлены результаты по изучению агрофизических, агрохимических, физико-химических и биологических свойств выщелоченного чернозема
органических и конверсионных агроценозов в природно-климатических условиях Закамья Республики Татарстан. На основе интегрального подхода показано,
что степень деградации почвы при конверсионном земледелии преимущественно средняя, при органическом земледелии – слабая, близкая по значениям к
залежи.
Ключевые слова: органическое земледелие, конверсионный период, чернозем
выщелоченный, агрофизические свойства, агрохимические свойства, биологические свойства
В настоящее время актуальной проблемой
является изучение и оценка экологического состояния почв, подвергающихся антропогенному
воздействию различной степени. Недостаточно
изучены восстановительные способности почв
при снятии агрогенных нагрузок. Требуют разработки и применения методы, позволяющие количественно оценивать степень агрогенного воздействия на почвы различных видов землепользования, а также проводить интегральную оценку
экологического состояния почв (Кузнецов, 2012).
Наряду с интенсивными видами земледелия особое значение приобретают альтернативные виды землепользования, широкое распространение в мире среди которых получило органическое (экологическое, биологическое) сельское хозяйство. Основными принципами органического земледелия являются сохранение плодородия почв, рациональное и бережное расходование природных ресурсов и охрана окружающей
среды. Переход от конвенционального (интенсивного) земледелия к органическому предполагает
прохождение агропроизводственным предприятием конверсионного периода, составляющего от
1 до 4 лет, направленного на восстановление плодородия почв и активизацию деятельности педобионтов за счет снижения (или полного отсутствия) пестицидной нагрузки.
Поэтому, для контроля и мониторинга состояния почв в органических и конверсионных
агроценозах необходима интегральная агроэкологическая оценка, основанная на наборе информативных показателей, отражающих все основные свойства почв, позволяющая выявить направленность протекающих в почве процессов.
В связи с чем целью представленной работы стало проведение интегральной сравнительной оценки состояния выщелоченного чернозема при органическом земледелии, в конверсионном периоде и залежи по комплексу агрофизиче-
ских, агрохимических, физико-химических и биологических свойств в природно-климатических
условиях Закамья Республики Татарстан.
Объект исследования − выщелоченный
среднесуглинистый чернозем (ЧВ) в зернотравяном и зернопаровом севооборотах органических
и конверсионных агроценозов, залежи.
Отбор почвенных проб проводился стандартными методами в весенне-осенний период
2014 г. на территории органического крестьянскофермерского хозяйства и сельскохозяйственного
предприятия с конверсионным типом земледелия, расположенных в Мензелинском и Алексеевском районах Республики Татарстан соответственно.
Изучение структурно-агрегатного состава
исследуемых проб почв проводили методом «сухого просеивания» по Н.И. Саввинову. Водопрочность почвенных агрегатов различных фракций
определяли по методу Н.Н. Никольского. Определение гумуса в пробах почв проводили по методу
И.В. Тюрина в модификации В.Н. Симакова, содержание подвижных форм фосфора и калия − по
методу Чирикова, общего азота − по методу Несслера, степень кислотности почв (pH водный) −
потенциометрическим методом. Интенсивность
полевого «дыхания» почв определяли титриметрическим методом по Л.О. Карпачевскому и Н.К.
Киселевой. Интегральный показатель агроэкологического состояния почвы (ИП) вычисляли, используя метод, предложенный К.Ш. Казеевым,
С.И. Колесниковым, В.Ф. Вальковым (Казеев и др.,
2003). Достоверность различий между средними
значениями оценивали по критерию Стьюдента
(𝑡𝑆𝑡 ).
В результате проведенных исследований
установлено, что по содержанию агрономически ценных агрегатов пахотный горизонт выщелоченного чернозема конверсионных агроценозов характеризуется удовлетворительным и хо-
Труды четвертой международной конференции
рошим структурно-агрегатным состоянием, органических – хорошим и отличным. Согласно tкритерию Стьюдента сумма агрономически ценных агрегатов достоверно выше в почве органических агроценозов, чем конверсионных (𝑡𝑆𝑡 =
2, 24 при 𝑝 = 0, 039), что свидетельствует о
необходимости усиления почвозащитных мероприятий, проводимых в переходном хозяйстве.
Наибольшее статистически значимое количество
агрономически ценных агрегатов обнаружено в
верхнем горизонте залежного участка (𝑡𝑆𝑡 =
4, 69 при 𝑝 = 0, 001). В целом, по изучаемому
параметру в ряду залежь > органическое земледелие > конверсионный период наблюдается ухудшение структурного состояния почв.
Важными свойствами почвенных агрегатов являются их механическая прочность и водопрочность. Выявлено, что по содержанию водопрочных агрономически ценных агрегатов структурное состояние пахотного горизонта выщелоченного чернозема конверсионных агроценозов
– неудовлетворительное и удовлетворительное,
органических агроценозов – удовлетворительное
и хорошее. Отличное структурное состояние выщелоченного чернозема по количеству водопрочных агрономически ценных агрегатов отмечено
в верхнем горизонте многолетних трав (от 84,3%
до 88,6%) при конверсионном земледелии и залежном участке (от 77,9% до 81,4%). Максимальные значения суммы водопрочных агрономически ценных агрегатов по сравнению с конверсионными (𝑡𝑆𝑡 = 2, 32 при 𝑝 = 0, 040) и органическими агроценозами (𝑡𝑆𝑡 = 3, 20 при 𝑝 =
0, 010) достоверно значимо отмечено в верхнем
горизонте залежи.
Пахотный горизонт выщелоченного чернозема конверсионных агроценозов очень слабогумусирован с низким содержанием общего азота,
характеризуется преимущественно нейтральной
и слабокислой реакцией почвенного раствора, повышенным и высоким содержанием подвижного
фосфора и высоким и очень высоким содержанием обменного калия. В органических агроценозах выявлены оптимальные значения агрохимических показателей, благоприятные для выращивания основных сельскохозяйственных культур:
пахотный слой в основном сильногумусирован
с высоким содержанием общего азота, повышенным и высоким содержанием подвижного фосфора, высоким и очень высоким содержанием обменного калия, нейтральной и слабокислой реакцией почвенного раствора. Достоверно установлено, что содержание гумуса (𝑡𝑆𝑡 = 4, 47 при 𝑝 =
0, 0004), общего азота (𝑡𝑆𝑡 = 3, 81 при 𝑝 = 0, 0015)
и обменного калия (𝑡𝑆𝑡 = 3, 69 при 𝑝 = 0, 0019)
выше в почвах органических агроценозов, чем
в конверсионных. Между тем, для органических
агроценозов в сравнении с залежным участком
статистически значимых различий по данным
агрохимическим показателям не обнаружено.
103
В качестве одного из наиболее общих показателей биологической активности почв является
«дыхание» почв – выделение углекислого газа
и поглощение кислорода почвой. Установлено,
что интенсивность полевого «дыхания» верхнего горизонта выщелоченного чернозема конверсионных агроценозов преимущественно слабая
и средняя, органических – средняя и высокая.
Очень слабая интенсивность полевого «дыхания»
выявлена на залежном участке, что обусловлено
наличием плотной дернины.
Согласно значениям интегрального показателя агроэкологическое состояние исследуемого выщелоченного чернозема улучшается в ряду
конверсионный период – органическое земледелие – залежь. Степень деградации почвы при конверсионном земледелии преимущественно средняя (ИП=62%), при органическом земледелии –
слабая (ИП=80%) и слабо-средняя (ИП=70%), близкая по значениям к залежи (ИП=83%). Более низкие значения интегрального показателя агроэкологического состояния выщелоченного чернозема конверсионных агроценозов по сравнению с
органическими свидетельствуют о протекающих
деградационных процессах в почве и необходимости дальнейшей конверсии исследуемых агроценозов в течение 2-3 лет. Полученные данные
согласуются с результатами дискриминантного
анализа, указывающими на значимость различий свойств выщелоченного чернозема при разном уровне агрогенной нагрузки (рис.1, табл. 1).
Список литературы
1. Кузнецов А.В. Влияние степени агрогенного
воздействия на агроэкологическое состояние
чернозема типичного ЦЧР / Автореф. дис. на
соиск. учен. степ. канд. с.-х. наук: специальность 03.02.13 — Почвоведение. Курск, 2012.
24 с.
2. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф.
Биологическая диагностика и индикация
почв: методология и методы исследований.
Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 2003. 216 с.
104
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Квадрат расстояния Махаланобиса между центроидами распределения агрофизических,
агрохимических и биологических параметров выщелоченного чернозема при разной степени агрогенного воздействия (Wilks’ Lambda: 0,0001646 approx. 𝐹 (36, 18) = 9, 268885𝑝 < 0, 00001)
тип землепользования
конверсионная
система
многолетние
травы
органическая
система
залежь
конверсионная
система
0,0000
558,3626
(p=0,000340)
206,0737
(p=0,000428)
885,1291
(p=0,000036)
многолетние
травы
558,3626
(p=0,000340)
0,0000
141,1745
(p=0,014695)
95,9977
(p=0,072278)
органическая
система
206,0737
(p=0,000428)
141,1745
(p=0,014695)
0,0000
305,7083
(p=0,000783)
залежь
885,1291
(p=0,000036)
95,9977
(p=0,072278)
305,7083
(p=0,000783)
0,0000
Рисунок 1. Ординация участков при различном уровне агрогенного влияния в плоскости двух
дискриминантных осей (по комплексу агрофизических, агрохимических и биологических характеристик).
Труды четвертой международной конференции
INTEGRAL EVALUATION OF THE AGROECOLOGICAL STATE OF A LEACHED
CHERNOZEM AT DIFFERENT DEGREE OF THE AGROGENIC INFLUENCE
Koltsova T.G., Sungatullina L.M., Grigoryan B.R., Andreeva A.A.
Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan
Academy of Sciences, Kazan, Russia
t@shmain.ru, sunlyc@yandex.ru, bobgrig007@gmail.com, ponochka157@yandex.ru
The article presents the results of a study of agrophysical, agrochemical, physicochemical and biological properties of leached chernozem of organic and conversion
agrocenoses in the natural and climatic conditions of Zakame of the Tatarstan Republic.
On the basis of an integral approach is shown that the degree of degradation of the soil
at the conversion agriculture is mostly the average, at the organic agriculture is low,
which is close in meaning to the fallow site.
Keywords: organic agriculture, conversion period, leached chernozem, agrophysical
properties, agrochemical properties, biological properties
105
106
Индикация состояния окружающей среды
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ В
РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ
CУСУНАЙСКОЙ ДОЛИНЫ (О. САХАЛИН)
Лебедев Я.О.
Московский государственный педагогический университет, г. Москва, Россия
ya.o.lebedev@ya.ru
В статье рассматривается некоторые характеристики почв, связанные с трансформацией типичных фоновых почв окрестностей города Южно-Сахалинск. В
результате антропогенной деятельности изменяются концентрации тяжелых
металлов, при наследовании отдельных признаков, характерных для фоновых
почв. Отмечается, что концентрации веществ меняются не только вследствие
техногенного загрязнения, но и в результате изменения их биологического
поглощения растительными сообществами.
Ключевые слова: трансформация фоновых почв, антропогенное загрязнение,
биологическое поглощение, Южно-Сахалинск
Хозяйственная деятельность человека яв- ские почвы Южно-Сахалинска представлены разляется мощным фактором, оказывающим воздей- личными трансформациями данных типов почв.
ствие на многие компоненты окружающей среды,
Для сравнения нами были взяты органоособенно — почвы. Изменения, происходящие в генные (гумусовые) горизонты почв, в которых
открытой системе почв, приводят к преобразова- происходит накопление гумуса, образование хению их свойств и признаков: снижается плодо- латных комплексов, поступление и накопление
родность, нарушается структура, изменения за- катионов тяжелых металлов из природных или
трагивают функции почв. Катионы тяжелых ме- техногенных источников. Так как в черте гороталлов, поступающие в почву из разных источни- да отбор образцов производился из прикопок,
ков, оказывают влияние на процессы почвообра- незначительная глубина которых не позволяла
зования и развитие растений [5, 8].
выделить генетические горизонты почв, то для
Существует несколько источников поступ- проведения сравнения мы используем данные,
ления тяжелых металлов в почву: природная сре- соответствующие самому верхнему из исследода (почвообразующие породы, растительность и ванных слоёв, мощностью 0 — 5 см глубиной.
Важным фактором, влияющим на конценпр.) и в результате хозяйственной деятельности
человека (Сапрыкин, 1984). Важным показателем, трации металлов в почве, выступает растительрегулирующим качество окружающей среды, яв- ность, под которой эти почвы развиваются, так
ляется показатель ПДК [9], который представля- как она избирательно относится к аккумуляции
ется наложением природных и антропогенных тяжелых металлов [4]. В результате миграции и
биологического поглощения, содержание и софакторов.
Исследование бурозёмов (бурых лесных и отношение концентраций катионов тяжелых мегенетически связанных с ними гидроморфных таллов в фоновых и городских почвах может суи полугидроморфных почв) окрестностей Южно- щественно различаться (рис. 1).
Городская среда сильно изменена человеСахалинска позволили установить природные
(фоновые) значения концентраций катионов тя- ком, вследствие чего соотношения тяжелых межелых металлов [2], с учётом региональных осо- таллов в городских почвах отличаются от фобенностей их участия в процессах почвообразова- новых. Почвы города формируются из фоновых
ния (в частности, марганца) [7], а также изучить почв, частично наследуя их химический состав,
их антропогенную трансформацию.
в частности, — концентрации тяжелых металлов.
Южно-Сахалинск располагается на грани- Фоновые почвы, в свою очередь, зависят от почце обширной Сусунайской долины и Сусунай- вообразующих пород и растительности. Унаслеского хребта. В горных районах под смешанной дованные характеристики хорошо заметны при
растительностью с преобладанием хвойных по- сравнении фоновых почв и их антропогенно
род развиваются горные бурые лесные и дерно- трансформированных аналогов (табл. 1, 2).
вые горные лесные почвы, на обширных равПочвы, сформировавшиеся под лесной
нинных участках, большей частью вовлечённых (преимущественно хвойной) растительностью, в
в хозяйственную деятельность, под разнотравно- условиях интенсивного антропогенного изменезлаковой растительностью и в условиях неглубо- ния сохраняют некоторые исходные значения
кого залегания грунтовых вод, распространены (показатели марганца могут превышать ПДК).
лугово-аллювиальные и лугово-аллювиальные При сохранении высокой концентрации маргандерново-глеевые почвы. Как следствие, город- ца, значительно изменяются концентрации меди
Труды четвертой международной конференции
107
Рисунок 1. Концентрация тяжелых металлов в верхних горизонтах фоновых почв и в соответствующих им городских почвах, г. Южно-Сахалинск.
Таблица 1. Горные бурые лесные, дерновые бурые лесные почвы (горизонты A1, Ad) и их антропогенная трансформация (0-5 см).
(увеличение в 2 — 6 раз), цинка (увеличение в 2 —
10 раз) и свинца (в 7 — 14 раз). В городских почвах
увеличивается соотношение марганца ко всем
металлам, а соотношение меди к цинку почти
не изменяется, хотя их абсолютные значения
возрастают. Отдельные значения превышают
ПДК: марганец, медь и свинец.
Несколько иначе выглядит процесс трансформации почв, развивающихся под мощной луговой растительностью. Концентрация тяжелых
металлов в фоновых почвах незначительна и ни
в одном случае не приближается к значениям
ПДК. В результате антропогенной трансформации, увеличивается концентрация всех тяжелых
металлов: марганца (в 7 — 13 раз), цинка (в 2 —
6 раз), меди (до 3 раз), свинца (в 3 — 6 раз). ПДК
незначительно превышаются по меди и свинцу.
Соотношение марганца с медью и цинком практически не изменяется, соотношение со свинцом
имеет разнонаправленную тенденцию, а соотношение меди к цинку уменьшается в два раза.
В результате хозяйственной деятельности
человека, естественный покров в пределах городской черты значительно сокращается или полностью сводится. Высвобождается, с последующим
накоплением в почве, значительное количество
вещества, до того участвовавшего в биологическом круговороте. Этим может объяснить увеличение концентрации отдельных металлов в нижних горизонтах фоновых почв, в т.ч геохимически малоподвижного свинца [1], но высокие значения (превышающие ПДК) для верхних горизонтов городских почв свидетельствуют о наличие
источников загрязнения антропогенного происхождения [3].
Для оценки роли растительных сообществ
в поступлении тяжелых металлов в почву, а также их влияния на изменение соотношений от-
108
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 2. Лугово-аллювиальные почвы (горизонты A1, Ad) и их антропогенная трансформация (0-5
см).
дельных металлов требуются дальнейшие исследования.
Список литературы
1. Добровольский В.В., Глобальная геохимия
свинца, изд. ”Наука”, М., 1987
2. Лебедев Я.О., Марганец, цинк, медь и свинец
в почвах юга острова Сахалин, изд. ”ИРСО”,
Южно-Сахалинск, 2012
3. Лебедев Я.О., Геохимически-подвижные формы тяжелых металлов в городских почвах
юга острова Сахалин (на примере города
Южно-Сахалинск), сборник трудов конференции, изд. Буки-Веди, М., 2013
4. Перельман А.И., Геохимия ландшафта, изд.
”Высшая школа”, М., 1975
5. Пономарева В.В., Плотникова Т.А., Гумус и
почвообразование, изд. «Наука», Л., 1980
6. Сапыркин Ф.Я., Геохимия, повышение плодородия и охрана почв, изд. ”Недра”, М., 1984
7. Тен Хак Мун, Збруева А.И., Каплинская Н.А.,
Превращение марганца при разложении растительного опада сахалинского крупнотравья, Почвоведение, №5, 1972
8. Школьник М.Я., Значение микроэлементов
в жизни растении и в земледелии, изд. АН
СССР, М., Л., 1950
9. СанПиН: гигиенический норматив ГН
2.1.7.2041-06 от 19.01.2006
ANTHROPOGENIC CHANGING OF HEAVY METALS CONCENTRATION IN
SOILS OF CENTRAL PART SUSUNAY VALLEY SAKHALIN ISLAND
Lebedev Ya.O.
Moscow State Pedagogical University, Moscow, Russia
ya.o.lebedev@ya.ru
The article considers the characteristics of the soils related to anthropogenic
transformation of background soils suburb of Yuzhno-Sakhalinsk. Concentrations of
heavy metals vary, preserving individual attributes of natural soils. It is noted that these
changes are associated not only with anthropogenic pollution, but also the biological
uptake by plants.
Keywords: transformation of background soils, anthropogenic pollution, biological
uptake, Yuzhno-Sakhalinsk
Труды четвертой международной конференции
109
ОЦЕНКА СРЕДООБРАЗУЮЩЕЙ РОЛИ ГРАЧА CORVUS FRUGILEGUS,
LINNAEUS, 1758 ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ШКАЛАМИ И БИОТЕСТОМ С
ПОМОЩЬЮ ПРОРОСТКОВ
Миннеханова Л.Ф., Аринина А.В.
Казанский федеральный университет, Казань, Россия
Arininaalla@mail.ru
Медиопатическая деятельность организмов ведет к изменению биоценотической среды и является компонентом в процессе средообразования и преобразования экосистем. Особенно заметна средопреобразующая роль млекопитающих,а
из птиц наибольшее влияние на среду обитания оказывают колониальные виды.
Колонии грача обыкновенного располагаются, обычно, на лесозащитных посадках вдоль агроландшафтов и приурочены к населенным пунктам. Скопления
грачей вызывают сукцессионные процессы, выражающиеся в трансформации
фитоценозов: изреживается древесный состав, прослеживается замещение первичного древостоя инвазионными видами, обедняется кустарниковый ярус и
травянистый покров.
Ключевые слова: трансформация среды обитания, фитоиндикация, биотестирование, грач (Corvus Frugilegus)
Колониальные поселения грачей прямо и
косвенно влияют на биотопы, вызывая замену первичных растительных сообществ, трансформируют вторичные [4]. Под колониями грачей развивается нитрофильная флора, древесные насаждения испытывают механические повреждения, способствуют распространению интродуцированных видов, например, клена американского [1]. Цель исследования — изучить
влияние скоплений грача обыкновенного Corvus
Frugilegus, Linnaeus, 1758, на фитоценозы, определить его роль в трансформации и функционировании среды.
Материал и методы
Исследования были проведены в весеннелетний период 2013-2014 гг. на пяти грачиных
колониях. Колонии закартировали. Под колониями Corvus frugilegus заложили геоботанические
площадки по общепринятым методикам [5]. Под
каждой колонией было заложено по три ботанических площадки со стороной квадрата 10 м.
Для каждого яруса растительности учитывали такие параметры: видовой и количественный состав, обилие, проективное покрытие, фенофазу,
жизненное состояние, высоту над земной поверхностью, обхват (для древесного яруса). Жизненное состояние определяли по пятибальной шкале. Фенофазу — по шкале В.В. Алехина (1961).
Обилие определяли по шкале Гульта-Друде. Для
описания травяно-кустарничкового яруса внутри
ботанической площадки заложили по три площадки 1 м2 . Учитывали проективное покрытие
каждого вида (горизонтальную проекцию наземных частей растений на поверхность почвы, в
процентах). В качестве контроля геоботанические
площадки были заложены в аналогичных фитоценозах. Видовое богатство и разнообразие фитоценозов оценили индексом Симпсона (большая величина индекса соответствует большему
разнообразию фитоценоза), бетта-разнообразие
— индексом видового сходства Жаккара. Экологические условия среды обитания фитоценозов
оценили по почвенным и климатическим шкалам Д.Н. Цыганова (1983): увлажнение почвы (hg),
освещенность-затенение (L), криоклиматический
показатель (T), кислотность почвы (pH) и обеспеченность растений азотом (N). Индекс толерантности рассчитали по методике Л.А. Жуковой [2].
Для определения преобразующего влияния грача на почву провели тестирование с помощью проростков растений – корневые системы
отзывчивы на воздействия среды [3]. Энергию
прорастания и всхожести семян определяли как
число проросших семян (на 3-й и 7-й день от
посева) в процентах от общего количества семян,
взятых для проращивания. Были отобраны следующие виды растений: крапива двудомная Urtica
dioica L., как индикатор почв с высоким содержанием азота, клевер ползучий Trifolium repens, как
растение бедных азотом почв и редис Raphanus
sativus L. сорта «Ранний» как индифферентный
к азоту вид. Опыты проводили на подзолистых
почвах, образцы которых взяты под колониями
грача. Контроль заложен на почвах, взятых с контрольных ботанических площадок. Для оценки
влияния почвенной подстилки заложен опыт на
почвах, взятых с мест колоний, дополнительно
над семенами был уложен слой гнездового опада
толщиной 1,5 см.
Семена откалибровали по размеру и осмотрели на наличие видимых внешних повреждений. Навеску субстрата поместили на дно чашки
Петри, равномерно распределив по дну. Субстрат
110
закрыли бумажным фильтром и залили 20 мл дистиллированной воды на сутки. На следующий
день на поверхность фильтровальной бумаги разложили семена. В каждую чашку поместили по 54
семени. В опыте, контроле и в опыте с подстилкой выдерживали трехкратную повторность. На
3-й и 7-й день посчитали и зафиксировали количество проросших семян. На 7-й день измерили
длину корней. Измерения проводили с помощью
линейки, корешки при измерении расправляли.
Математическую обработку результатов
проводили в программе Statistica-10 и MS Excel.
Отличия между выборками рассчитали по критерию Манна-Уитни, дисперсионный анализ по
Краскелу-Уоллису, апостериорный анализ по
Ньюману-Кейлсу. Значимость отличий принимали на уровне 0,05.
Результаты исследования
Видовой состав древесного яруса на обследованных колониях представлен дубом черешчатым (Qércus róbur) (преобладает), вязом обыкновенным (Ulmus laevis) и кленом остролистным
(Ácer platanoídes). Грачи заселили дуб черешчатый и вяз обыкновенный. Плотность древостоя
под колониями в 2 раза выше плотности на контрольных участках. Сомкнутость крон под колониями составляет от 70 до 85 баллов. Однако в
результате развивающейся суховершинности и
механических повреждений кроны постепенно
изреживаются. Деятельность грача негативно сказывается на прорастании и развитии подроста.
Сравнительный анализ показал, что под воздействием грачей выживает только инвазионный
вид (клен американский), но и его количественное соотношение под колониями ниже. Подрост
дуба, вяза и клена остролистного не выживает в
агрессивной среде, проростки встречаются очень
редко, поштучно или же полностью отсутствует. Видовое богатство, разнообразие и жизненное
состояние подлеска под колониями снижено по
сравнению с исходным фитоценозом. Сходство
фитоценозов низкое — 0,25. Особенно заметны
отличия травяно-кустарничковых ярусов — индекс сходства равен 0,17. Видовой состав беднее
на участках под колониями грача и представлен преимущественно адвентивной растительностью. Количество нитрофильных видов (крапива
двудомная, одуванчик лекарственный Taraxacum
officinale Web.), их габитус и скорость онтогенеза
выше под грачиными колониями, что свидетельствует о богатстве этих почв азотом. Таким образом, травяно-кустарничковый ярус отличается
видовым составом, уровнем разнообразия и богатства.
Преобразующее среду обитания влияние
грача отражается на экологических условиях фитоценозов (по шкале Цыганова): температура,
Индикация состояния окружающей среды
почвенное увлажнение, кислотность и азотообеспеченность несколько выше на участках под колониями, условия освещенности одинаковы (рис.
1).
Индекс толерантности демонстрирует
устойчивость к органическому загрязнению фитоценозов, сформированных под колониями [6].
Энергия прорастания семян крапивы двудомной в опыте значимо выше, чем в контроле (р=0,000000), и составляет 56,6 и 41,6% соответственно. Всхожесть также выше (р=0,000000) в
опыте: 91,6 и 75%. Энергия прорастания семян
редиса в опыте и контроле статистически не отличается (р=0,480873): в опыте – 48,7%, в контроле
– 47,5% от заложенных семян. Всхожесть редиса в
опыте составила 80,1, в контроле – 82,7%, разница
статистически не значима (р=0,172041). Энергия
прорастания семян клевера ползучего составила
14,2, в контроле – 32,9%, условия опыта сказываются угнетающе (р=0,000000). Всхожесть клевера
также значимо ниже в опыте (р=0,000001): 38,8 и
62,7%.
Подстилка не оказывает ингибирующее
воздействие на энергию прорастания и всхожесть
тестируемых семян. Энергия прорастания и всхожесть в опыте без подстилки и с подстилкой
уменьшается в ряду семян: крапива двудомная,
редис, клевер ползучий. Энергия их прорастания имеет значимые отличия (р=0,000119, по
Ньюману-Кейлсу).
Длина корешков крапивы двудомной в
опыте и контроле не имеет значимых отличий
(р=0,106200), одинаково хорошо корешки развивались как в почве с достаточно большим количеством азота, так и в бедных азотом почвах. Длина
корешка редиса значимо выше в опыте, чем в
контроле (р=0,000475). У клевера ползучего длина
корешков в опыте значимо короче (р=0,000000).
Это свидетельствует об азотофобности клевера
ползучего. На длину корешков тестируемых семян подстилка не оказывает значимого влияния.
Длина корешков семян возрастает в ряду: крапива – клевер – редис и имеет значимые отличия.
Таким образом, опосредованное влияние
жизнедеятельности грача обыкновенного выражается в смене естественных фитоценозов
орнитофильными. Изменения можно выявить
несколькими биоиндикационными методами.
Различные условия обитания отражаются экологическими шкалами, индексом толерантности,
индексами сходства и отличия. Чувствительным
методом является биотестирование корневых
систем. Преимущество последнего заключается
в возможности использования статистического
аппарата. Данные методы позволяют выявить
и доказать трансформирующее влияние живых
организмов на среду обитания.
Труды четвертой международной конференции
111
Рисунок 1. Характеристика фитоценозов, измененных в результате воздействия грача в сравнении с
опытом (представлены максимальные значения по Цыганову Д.Н. в баллах). Примечание: hg — увлажнение почвы, L — освещенность затенение, Т — криоклиматический показатель, pH — кислотность
почвы, N — обеспеченность растений азотом.
Список литературы
1. Втюрина Т.П. Средопреобразующая деятельность врановых птиц в местах их массовых
скоплений: автореф. дис. на соиск. учен. степ.
к.б.н.: 03.00.16 / Т.П. Втюрина; Моск. пед. гос.
ун-т. — М.: 2003. — 16 с.
2. Жукова Л.А. Экологические шкалы и методы
анализа экологического разнообразия растений / Л.А. Жукова, Ю.А. Дорогова, Н.В. Турмухаметова и др.- Йошкар-Ола: Марийский
гос. ун-т 2010. – 352 с.
3. Иванов В.Б. Практикум по физиологии растений: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб.
заведений / В.Б. Иванов, И.В. Плотникова, Е.А.
Живухина и др.- 2-е изд., испр. – М.: 2004.
144 с.
4. Нагайцева Ю.Н. Локальная трансформация
почвенного и растительного покрова верховых болот под влиянием жизнедеятельности
скопы.Автореф.канд.дисс.Москва,2005.
5. Раменский Л.Г. Проблемы и методы изучения растительного покрова / Л.Г. Раменский.Л.: Наука, 1971. – 334 с.
6. Труды третьей международной научнопрактической
конференции
молодых
ученых «Индикация состояния окружающей
среды: теория, практика, образование», 17-19
апреля 2014 года: сборник статей. — М.:
Буки-Веди. – С. 81-84.
ESTIMATION OF THE ECOLOGICAL ROLE OF THE ROOK CORVUS
FRUGILEGUS, LINNAEUS, 1758 ECOLOGICAL SCALES AND BIOASSAY USING
SEEDLINGS
Minnehanova L.F., Arinina A.V.
Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia
Arininaalla@mail.ru
Activity of organisms leads to a change in environment and biocenosis is a component
in the process of transformation ecosystems. Especially noticeable transformation role
of mammals and birds from the greatest impact on the environment have colonial
species. Ordinary rook colony located usually on forest protection and planting along
agrolandscapes confined to Human punktam. Congestion rooks cause successional
processes lead to a transformation phytocenoses: becomes rarer woody composition,
traced the replacement primary growing invasive species, depleted shrub layer and
grass cover.
Keywords: transformation habitat, phytoindication, biotesting, rook (Corvus
Frugilegus)
112
Индикация состояния окружающей среды
ОЦЕНКА ФОНОВОГО УРОВНЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В РЫБАХ
ВОДНО-БОЛОТНОГО УГОДЬЯ «ОЗЕРО БОЛОНЬ» НИЖНЕГО АМУРА
Никитина И.А.
ФГБУ «Заповедное Приамурье», Хабаровск, Россия
nika_53@mail.ru
Определены диапазоны и средние уровни концентраций халькофильных элементов в органах и тканях индикаторного вида ихтиофауны, характеризующие
геохимические условия водно-болотного угодья «Озеро Болонь», типичного
для бассейна Нижнего Амура. Они могут быть использованы как фоновые при
организации мониторинга загрязнения.
Ключевые слова: индикаторный вид, ихтиофауна, водно-болотные угодья,
фоновый уровень
Важным показателем экологического статуса химических элементов в природных средах
является содержание их в поверхностных водах
и гидробионтах. Распределение и накопление
элементов в объектах ихтиофауны естественных
пресноводных экосистем, каким является водноболотное угодье (ВБУ) «Озеро Болонь», вызывает
интерес, прежде всего, в связи с тем, что этот район выполняет функцию важнейших кормовых
стаций промысловых рыб Амурского ихтиокомплекса, а также водоплавающих и околоводных
птиц на миграционных путях и в период гнездования. На равнинных территориях в бассейне
крупного припойменного озера Болонь, типичного для бассейна Нижнего Амура, почва формируется на аллювиальных отложениях, где естественный геохимический фон, как правило, не
имеющий аномалий, определяет содержание элементов в почвах водосборной поверхности, поверхностных водах, донных отложениях.
Природные территории, не испытывающие прямого техногенного воздействия, не могут быть извлечены из зон регионального и глобального загрязнений. Здесь привнесение химических элементов в абиотические компоненты,
а через них и в водные и околоводные биообъекты различной трофической принадлежности,
может быть оценено путем сравнения с фоновым уровнем элементов данных ландшафтногеохимических условий.
Сложность процессов накопления химических элементов живыми организмами, обусловленная их неодинаковой биодоступностью, формой их соединений, избирательностью поглощения и депонирования в органах [ 1 ] и другими
факторами, затрудняет процесс разработки нормативов содержания элементов в объектах живой
природы. Определение фоновых значений концентраций элементов, которые могут быть приняты в качестве «реперных», становится первым
шагом в организации мониторинга загрязнения
природных экосистем.
Целью данной работы было определение
фонового уровня элементов в индикаторном ви-
де ихтиофауны водно-болотного угодья «Озеро
Болонь» путем анализа данных содержания элементов группы халькофильных металлов в органах и тканях серебряного карася Carassius auratus
gibelio полученных заповедником «Болоньский»
в 2008-2012 гг.
Материалы и методы
За период исследований были определены уровни содержания элементов в образцах органов и тканей карася серебряного в нескольких точках наблюдений на р. Симми водноболотного угодья и в изолированном оз. Волна,
в непосредственной близости от южной границы заповедника. Для сравнения отобраны пробы
карасей из точек на основном русле и протоках
р. Амур (рис.1). На постоянной станции мониторинга, расположенной в протоке Ерсуын, вблизи
устья р. Симми, которая является интегральной
точкой гидросистемы Болоньского заповедника,
образцы карасей отбирались в зимний, весенний
и летний периоды.
В каждой точке исследований отлавливали серию не менее пяти экземпляров рыб. На
анализ отбирались ткани и органы, контактирующие с водной средой – чешуя и жабры, мышечная ткань и органы выведения – почки и печень.
Образцы тканей и органов рыбы замораживали и
хранили до проведения анализов при температуре — 12 ºС.
Анализ проводился в лаборатории Хабаровского информационно-аналитического центра ИТиГ ДВО РАН методом масс-спектрометрии
с индуктивно связанной аргоновой плазмой на
ICPMS фирмы Perkin Elmer (США). Точность определения 0,0001 мг/кг сырой массы. В биопробах
определялось 23 элемента, из них в данной работе выбрана группа халькофильных токсичных
элементов: Cd, Pb, Cu, Zn, которые в последние
десятилетия рассматриваются в качестве глобальных загрязняющих веществ [ 2 ], благодаря своим
свойствам образовывать металлоорганические и
Труды четвертой международной конференции
113
Рисунок 1. Схема отбора образцов карася серебряного.
Таблица 1. Фоновые концентрации элементов в органах карася ВБУ, мкг/г сырой массы.
№
Элемент
1
2
3
4
Cd
Pb
Cu
Zn
печень
диапазон средн.
почки
диапазон средн.
чешуя
диапазон средн.
мышцы
диапазон средн.
0,004-0,047
0 — 0,059
2,9 — 23,32
18,8 — 33,5
0,013-0,245
0 — 0,114
1,17 — 2,91
37,9 — 84,9
0-0,004
0 — 0,277
0,39 — 0,87
38,4 — 72,4
0-0,014
0 — 0,095
0,08 — 0,24
6,9-23,4
0,027
0,020
12,49
29,1
сернистые соединения и легко мигрировать в водной и воздушной среде.
Результаты исследований показали, что
распределение элементов в органах и тканях карася серебряного различается в зависимости от
их роли в физиологических процессах, периодов
лова и характеристики водных объектов. Эссенциальные элементы – медь и цинк распределены
в органах более равномерно, и имеют более высокие уровни концентраций, чем элементы, поступающие в природную среду путем техногенного воздействия – кадмий и свинец. Последние
содержатся в органах карася в микроколичествах,
в том числе, в концентрациях ниже предела обнаружения. Среди этих элементов наблюдаются
значительные различия содержания их в органах
и тканях, скорее всего, связанные с миграционной активностью рыб.
Зимний период большая часть рыб проводит в основном русле Амура в районах с различной антропогенной нагрузкой. Заходя весной в
реки и озера водно-болотного угодья, серебряный
карась попадает в условия естественной пресноводной экосистемы с определенным уровнем хи-
0,111
0,040
1,86
63,9
0,002
0,046
0,60
52,7
0,007
0,032
0,15
13,3
мических элементов. Накопленные к настоящему времени данные исследователей [ 2, 3 ] показывают, что рыбы, обладая мощными физиологобиохимическими механизмами адаптации и гибкой реакцией приспособления организма к внешним условиям, имеют сезонную изменчивость в
аккумуляции элементов в органах и тканях. В
течение зимы выведение химических элементов,
прежде всего металлов, превышает поглощение,
что приводит к снижению концентраций металлов в печени и почках (табл. 2), главная же часть
ежегодного поглощения происходит в течение
лета.
Среди образцов карасей из водных объектов Приболонья наиболее низкими концентрациями как кадмия, так и свинца, отличались пробы
органов и тканей рыб из оз. Волна. Концентрации
кадмия в этих пробах летнего периода приближались к уровню содержания кадмия в образцах
зимнего периода, когда при пониженных температурах водной среды замедляется скорость ферментативных реакций, а в результате и общая интенсивность обмена веществ [ 4 ]. Максимальное
накопление кадмия наблюдается в почках кара-
Индикация состояния окружающей среды
114
Таблица 2. Концентрации кадмия и свинца в карасе серебряном в 2008-2012 гг.
0,012±0,021
0 –0,065
0,004±0,008
0–0,038
0,002±0,004
0–0,018
0,002±0,002
0,001-0,005
0,004±0,008
0– 0,025
0,008±0,013
0 –0,054
0,007±0,009
0–0,066
0,010±0,009
0,001-0,027
0,002±0,001
0,001-0,004
0,001±0,0007
0-0,002(0,23)
0,037±0,058
0 — 0,179
0,029±0,063
0–0,221
Концентрации кадмия в органах и тканях, х±S /xmin-xmax мкг/г сырой массы
печень
почки
мышцы
жабры
чешуя
0,074±0,061
0-0,152
0,190±0,164
0,035-0,655
0,193±0,155
0,022-0,630
0,007±0,006
0–0,014
0,004±0,002
0,002-0,006
0,110±0,044
0,056-0,153
Число экз. n
28
0,023±0,013
0,011-0,036
0,038±0,038
0,004-0,379
0,037±0,030
0,005-0,129
0,111±0,114
0,013-0,245
0,002±0,001
0,001-0,003
0,010±0,014
0–0,034
Период лова, месяц
V
24
0,027±0,012
0,004-0,047
0,137±0,089
0,042-0,251
0,013±0,014
0–0,038
Место отбора проб
VI-VII
7
0,010±0,006
0,005-0,019
1,286±0,661
0,560-2,523
№ т.
VI
5
0,353±0,233
0,080-0,781
8
оз. Волна
III
8
I, II
2
р. Амур-с.Ачан
VII 2008
р. Симми-ВБУ «Болонь»
3
р. Амур-г.Амурск
1
4
VI-VII
V
I, II
7
24
28
8
0,020±0,034
0 — 0,059
0,008±0,011
0,001-0,025
0,075±0,154
0 — 0,710
0,008±0,019
0 – 0,073
0,040±0,063
0 — 0,114
0,029±0,032
0 — 0,628
0,036±0,076
0 — 0,275
0,055±0,125
0 – 0,588
0,032±0,038
0 — 0,095
0,029±0,027
0 — 0,077
0,043±0,066
0 — 0,482
0,030±0,044
0 – 0,166
0,023±0,011
0,008-0,033
0,042±0,023
0 — 0,061
0,065±0,053
0,019-0,202
0,057±0,087
0 — 0,473
0,173±0,230
0,009-0,973
0,142±0,180
0 — 0,448
0,046±0,043
0 — 0,277
0,058±0,042
0,018-0,140
0,171±0,185
0 — 0,635
0,127±0,168
0 — 0,820
Концентрации кадмия в органах и тканях, х±S /xmin-xmax мкг/г сырой массы
VI
0,002±0,005
0 — 0,012
р. Симми ВБУ «Болонь»
оз. Волна
0,021±0,032
0 — 0,077
1
2
0,004±0,008
0 — 0,016
0,698±0,663
0 — 1,668
5
0,334±0,175
0,002-0,549
III
0,007±0,013
0 — 0,037
р. Амур- с.Ачан
0,164±0,100
0,028-0,311
3
4
р. Амур- г.Амурск
VII 2008
8
0,204±0,222
0 — 0,656
где: S – стандартное отклонение, xmin — xmax – диапазон концентраций.
Труды четвертой международной конференции
сей: в пять раз выше, чем в печени и в несколько
десятков раз выше, чем в мышцах.
Отмечено, что свинец интенсивно аккумулируется в чешуе карася, причем, вблизи антропогенных источников (р. Амур близ г. Амурска) в
2008 г. концентрации его в шесть раз превышали
средний уровень концентраций в чешуе карасей
из р. Симми и в 15 раз – из оз. Волна.
Диапазон концентраций меди в пробах карасей ВБУ летнего периода составляет: в печени –
0,80-23,32мг/кг; в почках – 0,15-6,63 мг/кг; в мышцах – 0,01-2,69 мг/кг; в жабрах – 0,10-1,55 мг/кг; в
чешуе – 0,02-4,51 мг/кг. Результаты содержания
меди в органах и тканях карасей из других водных объектов района исследований находятся в
этих же пределах. Минимальные концентрации
меди зафиксированы в мышечной ткани карасей
из оз. Волна, хотя ее уровень в печени этих образцов был максимальным из всего ряда наблюдений, включая образцы из р. Амур вблизи г. Амурска. Этот факт может объясняться повышенным
уровнем меди в донных отложениях оз. Волна
(8 мг/кг) по сравнению с концентрациями меди в
донных отложениях среднего течения р. Симми
(4,78 и 4,29 мг/кг в разных створах).
Концентрации цинка в органах серебряного карася из ВБУ, контактирующих с водной средой, имеют более высокий уровень, чем в соответствующих пробах карасей из р. Амур, как весной,
так и в течение летнего периода. Несколько повышенный уровень цинка и меди в объектах экосистемы ВБУ может определяться аэрогенным переносом халькофильных элементов в период интенсивного развития производственного комплекса
г. Амурска на протяжении нескольких десятилетий прошлого века [ 5 ].
Среди результатов содержания цинка в
карасях Приболонья наименьшие концентрации
наблюдаются в пробах из изолированного оз.
Волна, расположенного на юге рассматриваемого
района. Озеро смыкается с водными объектами
заповедника только при высоких паводках, происходящих с периодичностью 5-7 лет, при этом
караси, взятые на анализ, находились там в течение всего жизненного цикла.
Из ряда полученных данных выделены
диапазоны и средние уровни концентраций халькофильных элементов в органах и тканях кара-
115
ся серебряного из оз. Волна, они рассматриваются нами как фоновые для данного района исследований (табл. 1). При этом индикаторными,
«органами-мишенями» являются: для кадмия и
цинка – почки, для свинца – чешуя, для меди –
печень, содержание элементов в которых могут
быть включены в перечень показателей мониторинга.
Заключение
Анализ результатов исследований позволяет выбрать диапазоны и средние уровни концентраций халькофильных элементов в органах
и тканях индикаторного вида ихтиофауны, характеризующие геохимические условия водноболотного угодья «Озеро Болонь», которые могут быть приняты в качестве «реперных» при
организации мониторинговых работ для оценки
привнесения элементов в данную экосистему.
Список литературы
1. Гольдшмидт, В.М. Сборник статей по геохимии редких элементов / В.М. Гольдшмидт.
М.: Изд. АН СССР, 1938. – 243 с.
2. Даувальтер, В. А. Халькофильные элементы
(Hg, Cd, Pb, As) в озере Умбозеро, Мурманская область / В.А. Даувальтер, Н.А. Кашулин // Водные ресурсы, 2010.- Т. 37, № 4. – С.
461–476.
3. Моисеенко, Т.И. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: Технофильность,
биоаккумуляция и экотоксикология / Т.И.
Моисеенко, Л.П. Кудрявцева, Н.А. Гашкина.
– М.: Наука, 2006. – 261с.
4. Немова, Н.Н. Биохимическая индикация состояния рыб / Н.Н. Немова, Р.У. Высоцкая;
отв. ред. М.И. Шатуновский; Ин-т биологии
КарНЦ РАН. – М.: Наука, 2004. – 215 с.
5. Никитина, И.А. Микроэлементы в экосистеме водно-болотных угодий бассейна Амура
/ И.А. Никитина // Биогеохимия и биохимия микроэлементов в условиях техногенеза биосферы: мат. VIII межд. Биогеохимической Школы, Гродненский государственный университет, Республика Беларусь /
под ред. В.В. Ермакова. – М: ГЕОХИ РАН,
2013. – С. 85-89.
116
Индикация состояния окружающей среды
ASSESSMENT OF THE BACKGROUND LEVEL OF THE CHEMICAL ELEMENTS IN
FISHES OF WETLANDS «LAKE BOLON» OF THE LOWER AMUR RIVER
Nikitina Ir.A.
Federal State Budgetary Institution «Reserved Priamurye», Khabarovsk, Russia
nika_53@mail.ru
The ranges and the average levels of concentration of the elements in bodies and tissues
of the indicator species of a fish fauna of the wetlands «Lake Bolon», the Lower Amur
are determined. They can be used for the pollution monitoring.
Keywords: indicator species, fish fauna, wetlands, background level
Труды четвертой международной конференции
117
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПОЧВ ГОРОДА
КОНДОПОГА
Новиков С.Г.
Институт леса Карельского научного центра Российской академии наук,
Петрозаводск, Россия
novikovsergey.nsg@gmail.com
На территории города Кондопога выделены основные категории землепользования. Определено содержание тяжелых металлов (Pb, Cr, Сu, Со, Ni, Mn, Zn) в
почвенных образцах, отобранных из верхнего 10-ти сантиметрового слоя почвы.
Дана характеристика среднего содержания тяжелых металлов в почвах города.
Определен уровень и дана экологическая оценка загрязнения городских почв
по комплексному показателю суммарного загрязнения Zc.
Ключевые слова: городские почвы, тяжелые металлы, валовое содержание,
уровень загрязнения
Почва является одним из основных концентраторов тяжелых металлов в биосфере, особенно на урбанизированной территории, где преобладают техногенные источники загрязнения. Из
которых основными являются предприятия цветной и черной металлургии; промышленные производства; электростанции и ТЭЦ, сжигающие
уголь; сжигание различных видов топлива, автотранспорт, минеральные и органические удобрения и др.
Город Кондопога находится в Республике
Карелия на побережье Кондопожской губы Онежского озера. Северная его часть омывается озером Нигозеро. По оценке Федеральной службы
государственной статистики, численность постоянного населения Кондопоги на 1 января 2014 года составляет 31646 человек. Основным промышленным объектом, оказывающим негативное воздействие на окружающую среду, на территории города является Кондопожский целлюлознобумажный комбинат (ОАО «Кондопога»).
Объекты и методы
(Pb, Cr, Сu, Со, Ni, Mn, Zn) методом атомноабсорбционной спектрофотометрии (спектрофотометр АА-7000, Shimadzu, Япония) в ЦКП «Аналитическая лаборатория» ИЛ КарНЦ РАН. По
полученным данным производили расчет комплексного показателя суммарного загрязнения
почв Zc с учетом среднего геометрического коэффициентов концентрации и коэффициентов токсичности тяжелых металлов [1]. Важно отметить,
что при расчете показателя Zc учитывались только коэффициенты концентрации (Kki) > 1, так как
учёт элементов со значением Kki < 1 противоречит понятию загрязнение [2].
Для составления тематической карты по
показателю суммарного загрязнения Zc, проводили интерполяцию полученных данных при помощи программного пакета ArcGIS ArcMap методом
ординарного кригинга (Kriging).
Для сравнения загрязнения урбанизированной территории с естественными почвами в
качестве регионального фонового показателя использовали среднее содержание тяжелых металлов в минеральных подподстилочных горизонтах почв Карелии [7]. Кроме того, полученные
данные сравнивали с действующими в России в
настоящее время гигиеническими нормативами
ГН 2.1.7.2511-09 [4]. Статистическая обработка результатов проводилась при помощи программного пакета Statistica 6.
Объектами исследований являлись антропогенно преобразованные почвы города Кондопога. С целью изучения загрязнения тяжелыми
металлами почв на территории города отобрано
37 смешанных почвенных проб из верхнего 10-ти
сантиметрового слоя. Отбор образцов осуществ- Результаты исследования
лялся с площадок 10*10 м методом «конверта».
В ходе исследования на территории города
Непосредственно выбор мест опробования проводился при выполнении полевых работ с учетом Кондопога выделены следующие категории земрекомендаций [6]. На каждой пробной площа- лепользования:
• земли городской и сельской застройки –
ди определяли географические координаты при
жилая часть: внутридворовые пространства,
помощи GPS, проводили морфологическое опискверы, детские сады, школы и т.д. (пробсание почв и описание растительности, а также
ные площади №: 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15, 16, 17,
определяли категорию землепользования в соот18, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 33, 35, 37);
ветствии с рекомендациями [5].
• земли общего пользования – промышленВ отобранных почвенных образцах опреная зона: заводы, автохозяйства, склады,
деляли валовое содержание тяжелых металлов
118
АЗС, крупные автодороги, железная дорога
и т.д. (пробные площади №: 3, 4, 5, 12, 13, 20,
22, 27, 28, 29, 31, 32, 34);
• земли природно-рекреационной зоны – городские леса, лесопарки, парки, бульвары,
скверы и т.д. (пробные площади №: 1, 2, 9,
30, 36).
На территории города содержание всех изученных элементов в почве имеет высокое значение коэффициента вариации (V) – более 33%,
что говорит о крайней неоднородности распределения по территории города (таблица). Самый
высокий показатель выявлен для концентраций
свинца – 172%. Наименьшие значения получены
по содержанию кобальта – 34% и хрома – 35%.
Судя по показателю стандартного отклонения
(σ) можно сделать вывод, что данные по содержанию марганца сильно рассеяны от среднего
значения, то есть наблюдается широкий разброс.
Минимальное стандартное отклонение (σ) получено для концентраций кобальта. Стандартная
ошибка среднего (μ) также особенно велика для
значений, полученных по содержанию марганца,
и минимальна для концентраций кобальта. В таблице также представлено два варианта характеристики средних величин: среднее арифметическое
и среднее геометрическое значения. Это связано
с тем, что показатели концентрации элементов
в почвах сильно варьируют и не подчиняются
закону нормального распределения, в результате
чего среднее арифметическое сильно зависит от
небольшого числа образцов с максимально высокими значениями. В таких случаях более надежным и правильным будет использование среднего геометрического для оценки содержания элементов в почве [8, 9].
Среднее геометрическое значение содержания свинца в почвах г. Кондопога ниже уровня
ОДК (32 мг/кг) и находится на уровне регионального фона составляющего 15,5 мг/кг. Порог ОДК
превышен лишь на 6 пробных площадях. Наиболее высокие концентрации свинца отмечены на
землях общего пользования (до 7,5ОДК), а также
на земля природно-рекреационной зоны в пригородном лесу (2,5ОДК). На территории городской
застройки уровень 1ОДК достигнут лишь на одной пробной площади.
Среднее содержание меди в почвах города выше регионального фона (18,5 мг/кг). Среднее геометрическое значение не достигает уровня ОДК (33 мг/кг). Максимальная концентрация
элемента (7ОДК) определена в почвенном образце, отобранном на землях общего пользования
на территории комплекса автогаражей. Значения,
превышающие ОДК в 1-2 раза, отмечены на обочинах автодорог, железной дороги, а также вблизи территории целлюлозно-бумажного комбината.
Максимальная концентрация цинка в почвах города в 5 раз превышает ОДК (55 мг/кг), такое
Индикация состояния окружающей среды
значение отмечено на землях общего пользования вблизи комплекса автогаражей. Среднее геометрическое значение содержания цинка выше
уровня фона (37,2 мг/кг). Повышенные концентрации элемента относительно ОДК встречаются
на каждой из выделенных категорий землепользования.
Среднее содержание никеля в почвах
г. Кондопога в 2 раза ниже регионального фона
(27,5 мг/кг), концентрация элемента по городу
не превышает 25 мг/кг. Уровень ОДК (20 мг/кг)
достигнут на 6 пробных площадях, 4 из которых
относятся к землям общего пользования.
Концентрации кобальта, хрома и марганца
на территории города не высоки. Средние значения далеки от уровней регионального фона.
Однако на отдельных пробных площадях содержание марганца превышает фон (282 мг/кг) в 1,5
раза.
На заключительном этапе исследования
для каждой пробной площади рассчитан комплексный показатель суммарного загрязнения
почв тяжелыми металлами (Zc) и по полученным данным построена картосхема (рисунок). Согласно существующим нормативам [3] при величине суммарного показателя Zc менее 16 почва относится к категории загрязнения «допустимой», 16-32 – к категории загрязнения «умеренно опасной». В нашем случае превышение порога допустимой категории загрязнения отмечено
лишь в одном почвенном образце, отобранном
на пробной площади №20, здесь показатель Zc
равен 19,5. Данное значение не учитывалось при
построении картосхемы, так как оно является экстремально высоким (выпадающим) по отношению ко всему набору данных. Среднее значение
комплексного показателя суммарного загрязнения почв тяжелыми металлами для территории
города Кондопога составляет 3,3.
Заключение
Таким образом, на территории города Кондопога повышенное содержание тяжелых металлов относительно ОДК проявляется локально. Максимальные концентрации проявляются
на землях общего пользования. Пробная площадь
с высоким значением показателя Zc (19,5) была
заложена на территории комплекса автогаражей,
здесь определен самый высокий уровень содержания свинца (7,5 ОДК). В остальных случаях
показатель Zc менее 16. Можно сделать вывод,
что почвы имеют минимальный низкий уровень
загрязнения и соответствуют допустимой категории.
Список литературы
1. Водяницкий Ю. Н. Формулы оценки суммарного загрязнения почв тяжелыми металлами
Труды четвертой международной конференции
119
Таблица 1. Описательная статистика по содержанию тяжелых металлов в почвах города Кондопога,
мг/кг, (n = 37 смешанных почвенных проб)
Элемент
Среднее
арифм.
Среднее
геометр.
Минимум
Максимум
σ
μ
V, %
Pb
Cu
Co
Ni
Zn
Cr
Mn
27,5
34,5
3,3
13,4
53,9
10,7
207,0
15,5
26,6
3,1
12,4
43,1
10,1
190,0
3,8
6,2
1,4
5,1
12,1
4,8
59,5
237,2
225,0
5,8
25,0
276,5
17,6
376,7
47,3
35,8
1,2
5,2
48,1
3,6
80,3
7,8
5,9
0,2
0,9
7,9
0,6
13,2
172
104
35
39
89
34
39
Рисунок 1. Картосхема загрязнения почв г. Кондопога тяжелыми металлами по показателю Zc. Залитые точки — точки отбора смешанной почвенной пробы, обведенные точки — точки с экстремально
высоким значением.
2.
3.
4.
5.
и металлоидами // Почвоведение. 2010. №10.
С. 1276-1280.
Выборов С. Г., Павелко А. И., Щукин В. Н.,
Янковская Э. В. Оценка степени опасности
загрязнения почв по комплексному показателю нарушенного геохимического поля //
Современные проблемы загрязнения почв.
Межд. научная конф. М., 2004. С. 195–197.
Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: Методические указания. М.: ФЦ
ГСЭН Минздрава России, 1999. 38 с.
ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Утв. Главным санитарным врачом РФ 18.05.2009. Изд. офиц. М.: ИИЦ Минздрава России, 2009. 3 с.
Почва, город, экология / Под общей ред. Г.
В. Добровольского. М.: Фонд «За экономиче-
скую грамотность», 1997. 320 с.
6. Стурман
В.
И.
Экологическое
картографирование:
Учебное
пособие.
М.: Аспект Пресс, 2003. 251 с.
7. Федорец Н.Г., Бахмет О.Н., Солодовников
А.Н., Морозов А.К.; [отв. ред. В.И. Крутов].
Почвы Карелии: геохимический атлас. Ин-т
леса КарНЦ РАН. М.: Наука, 2008. 47 с.
8. Kabala C., Chodak T., Szerszen L., Karczewska
A., Szopka K., Fratczak U. Factors influencing
the concentration of heavy metals in soils of
allotment gardens in the city of wroclaw, Poland
// Fresenius Environmental Bulletin. 2009. Vol. 18,
N 7. P. 1118-1124.
9. Shacklette H.T., Boerngen J. G. Element
concentrations in soils and other surficial
materials of the conterminous United States: U.S.
Geological Paper 1270, 1984. 105 p.
120
Индикация состояния окружающей среды
ASSESSMENT OF HEAVY METAL CONTAMINATION OF URBAN SOILS IN
KONDOPOGA
Novikov S.G.
Forest Research Institute of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of
Sciences, Petrozavodsk, Russia
novikovsergey.nsg@gmail.com
We identified the main types of urban land use within Kondopoga town. The
concentrations of heavy metals (Pb, Cr, Cu, Co, Ni, Mn, Zn) were determined in topsoil
samples collected at a depth 0-10 cm. Average values of heavy metal content in soils of
Kondopoga have been evaluated. Pollution level and environmental impact have been
evaluated by the integrated pollution index Zc.
Keywords: urban soils, heavy metals, total concentration, level of pollution
Труды четвертой международной конференции
121
ОЦЕНКА БИОРАЗНООБРАЗИЯ ФИТОПЛАНКТОННОГО СООБЩЕСТВА
ОЗЕРА ИЛЬМЕНСКОЕ (ИЛЬМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЗАПОВЕДНИК)
Нутфуллина В.Х., Кострюкова А.М.
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
venera_yrg@mail.ru, anmikost@mail.ru
В данной работе представлены результаты исследования видового разнообразия
фитопланктона озера Ильменское (Ильменский государственный заповедник).
Рассчитаны индексы биологического разнообразия с использованием статистического модуля «GRAPHS», а также индексы сапробности.
Ключевые слова: биоиндикация, видовое разнообразие, индексы биоразнообразия, сапробность
Озеро Ильменское расположено на южной
границе Ильменского заповедника. К заповеднику относится небольшая часть юго-восточного побережья. На северном берегу находятся жилой
поселок и нефтебаза, на западном – две базы
отдыха, вблизи восточного – проходят железная
и автомобильная дороги. Экосистема данного водоёма является уязвимой, подвергаясь антропогенной нагрузке [1].
Исследования проводили в июне-июле
2014 г. на территории научно-производственной
базы Ильменского государственного заповедника УрО РАН в ходе производственной практики.
При отборе проб использовали батометр в
соответствии с общепринятыми для альгологических исследований методами. Сгущение осуществляли осадочным способом. Использовали
световые микроскопы с увеличением в 600 и 1000
раз. Виды, разновидности и формы водорослей
идентифицировали по отечественным и зарубежным определителям. В основу систематического списка положена классификационная система,
принятая при ревизии флоры водорослей водных
экосистем Челябинской области [2, 3].
В результате обследования прибрежной полосы водоёма на озере Ильменское было выбрано
7 точек отбора проб.
По фитоплактонному сообществу озера
Ильменское написано несколько статей, в которых исследуется видовой состав, количественные
и эколого-географические характеристики микроводорослей [4, 5].
Для анализа биологического разнообразия
фитопланктона были рассчитаны индексы Маргалефа, Симпсона и Шеннона с использованием
статистического модуля «GRAPHS» [6, 7]. Оценка
качества воды проводилась по методу ПантлеБукка в модификации Сладечека. Результаты анализа представлены в таблице 1.
Индекс Маргалефа отражает плотность видов на определенной территории, т. е. чем выше
индекс, тем большим видовым богатством характеризуется данная территория. Наименьшие зна-
чения наблюдаются в точках 2 и 3, наибольшее –
в точке 7.
Индекс Симпсона отражает доминирование отдельных видов сообщества. Полученные
значения свидетельствуют о равномерном распределении видов без преобладания какого-либо
из них.
Индекс биоразнообразия Шеннона отражает сложность структуры фитопланктонного сообщества. Полученные результаты указывают на
среднюю сложность структуры.
Значения показателя сапробности характеризуют качество воды. Большинство точек относится к β-мезосапробной зоне (чистая вода),
за исключением точки 3 (α-мезосапробная зона,
умеренно загрязненная).
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют, не смотря на действующую
антропогенную нагрузку, о достаточно богатом
видовом разнообразии, равномерном распределении и средней сложности структуры фитопланктонного сообщества озера Ильменское. Результаты сапробиологического анализа позволяют отнести класс качества воды данного водоема к
чистой.
Список литературы
1. Ильменский государственный заповедник.
[Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://igz.ilmeny.ac.ru
2. Ярушина М.И., Танаева Г.В., Еремкина Т.В.
Флора водорослей водоемов Челябинской области. Екатеринбург: НИСО УрО РАН, 2004.
307 с.
3. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова
О.В.
Биоразнообразие
водорослейиндикаторов окружающей среды. Тель-Авив:
Издательство «Pilies studio», 2006. 498 с.
4. Кострюкова
А.М.,
Машкова
И.В.,
Крупнова Т.Г., Пилькевич Ю.Д. Экологогеографическая
характеристика
озер
Ильменского заповедника // Экология и
122
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Точки отбора проб.
Таблица 1. Индексы Маргалефа, Симпсона, Шеннона и значение сапробности фитопланктона озера
Ильменское.
Номер точки
Индекс
Маргалефа
Индекс
Симпсона
Индекс Шеннона
Показатель
сапробности
1
2
3
4
5
6
7
4,04
2,69
2,69
4,31
2,96
3,77
4,85
0,07
0,09
0,10
0,06
0,10
0,08
0,05
2,57
2,25
2,25
2,69
2,30
2,49
2,80
1,44
1,22
2,04
1,10
1,43
1,12
1,03
научно-технический прогресс. Урбанистика.
2013. Т. 1. С. 118–125.
5. Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова
И.В., Ракова О.В. Экологические проблемы
состояния водной экосистемы озера Ильменское // Вестник Тамбовского университета.
Серия: Естественные и технические науки.
2013. Т. 18. № 3. С. 878–882.
6. Плагин MS Exсel для работы с графами и
данными. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://m-graphs.com/index.php/ru
7. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д.
Количественная гидроэкология: методы
системной идентификации. Тольятти, 2003.
463 с.
ASSESSMENT OF BIODIVERSITY PHYTOPLANKTON COMMUNITY OF LAKE
ILMENSKOE (ILMENSKY NATIONAL PARK)
Nutfullina V.X., Kostrukova A.M.
South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
venera_yrg@mail.ru, anmikost@mail.ru
This paper presents the results of a study of species diversity of phytoplankton of
Lake Ilmenskoe ( Ilmensky national park). Calculated indexes of biodiversity using the
statistical module «GRAPHS», as well as indexes saprobity.
Keywords: bioindication, species diversity, biodiversity indices, saprobity
Труды четвертой международной конференции
123
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЛАЗЕРНОЙ ДИФРАКЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СТЕПЕНИ ЭЛЛЮВИАЛЬНО-ИЛЛЮВИАЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ
ПОЧВЕННОГО ПРОФИЛЯ
Перхулов Д.О., Якунин Р.В.
Московский государственный педагогический университет, г. Москва, Россия
perhulov.daniil@mail.ru, yakuninroma1995@mail.ru
Изучение процесса подзолообразования под старыми хвойными деревьями на
датированных поверхностях дает возможность выяснить скорость элювиальноиллювиальной дифференциации профиля. За 300 лет жизни лиственницы почва
под ней резко дифференцировалась и эволюционировала из дерновой огородной
в дерново-глубоко-подзолистую. Лиственные породы, изученные в процессе
данной работы, при произрастании на суглинистых породах в течении 300х лет не вызывают процессов дифференциации почвенного профиля на контрастные по цвету, составу и свойствам горизонты. Под ними формируются
преимущественно почвы буроземного типа. Обнаружение под лиственными
лесами подзолистых профилей свидетельствует, скорее всего, о недавней смене
нескольких поколений хвойных растительных формаций лиственными. При
выяснении гранулометрического состава образцов из буровых скважин предпочтительнее использование метода лазерной дифракции, поскольку он быстр и
довольствуется малыми количествами почвы.
Ключевые слова: гранулометрический состав почв, возраст деревьев, лазерная
гранулометрия, дифференциация профиля на горизонты
Степень эллювиально-иллювиальной дифференциации профиля является важной характеристикой интенсивности процесса подзолообразования. Под различными древесными породами таежной зоны формируются неодинаковые по мощности подзолистые горизонты. В одних и тех же условиях местообитания процесс
оподзоливания под смешанными и лиственными лесами происходит слабее, чем под хвойными. Причины этого не вполне ясны. Результаты
сопряженного исследования типов леса и сформировавшихся под ними профилей почв не всегда возможно трактовать однозначно, поскольку
хвойно-широколиственные леса нередко в процессе сукцессии занимают места обитания хвойных лесов, т.е. вынуждены расти на территориях
с уже сформировавшимся мощным подзолистым
горизонтом.
Цель работы: определить степень дифференциации почвенного профиля под хвойными
и широколиственными породами дата посадки и
условия подготовки грунта для которых известна. Установить время формирования профильной
дифференциации.
Методика работы
Исследовались почвы под деревьямидолгожителями садов и парков Москвы и Московской области. Деревья подбирались так, чтобы
их история жизни была в той или иной степени
задокументирована. Особо важны указания на то
в какой грунт высаживались деревья. Наиболее
интересными объектами исследования стали
деревья, посаженные в нарушенные земледельческой обработкой почвы, поскольку в таких
пахотных почвах подзолистый горизонт был
менее выражен (или отсутствовал) и создавалась
уникальная возможность проследить за его
формированием в процессе развития дерева.
Поскольку количество таких четких вариантов
мониторинга ограничено, приходилось брать в
разработку также деревья известного возраста, но
без сведений о свойствах грунта и особенностях
его подготовки под посадку. В этих случаях
предпочтение отдавалось деревьям, растущим
на суглинистых породах. За время жизни
дерева эти породы быстрее, чем глинистые,
подвергаются разрушению минеральной части
профиля, сопровождающееся выносом илистых
частиц из верхней части профиля в нижнюю и
формированием обесцвеченного подзолистого
горизонта и ярко окрашенного В горизонта.
Элювиально-иллювиальная
дифференциация
профиля определялась с помощью послойного
(шаг 10 см) количественного учета гранулометрического состава почвенных профилей. Под
старыми деревьями недопустимо рыть разрезы,
поэтому мы пользовались буровым способом
извлечения образцов из-под деревьев. Вынутого
при заданном шаге бурения грунта было недостаточно для проведения гранулометрического
анализа стандартным седиментационным методом Н.А.Качинского. Гранулометрический состав
различных по цвету горизонтов определялся
с помощью метода лазерной дифракции, для
выполнения которого требуется навеска почвы
менее 1 г. Этот способ определения отличается
124
также высокой экспрессностью – гранулометрический состав образцов из скважины глубиной 2
м можно получить за 2,5-3 часа.
Полученные буровым способом образцы
укладывались в демонстрационные коробки с целью получения представления о профильной цветовой последовательности и мощности горизонтов под деревьями разных пород. Под каждым
деревом делалось три скважины, одна около ствола, две другие в проекции кроны. Сравниваемые
деревья располагались на приблизительно одном
геоморфологическом уровне и на сходных по составу породах.
Объекты исследования
В Аптекарском огороде в г.Москве (филиал Ботанического сада МГУ) растет лиственница
европейская и ива белая, посаженные согласно
летописи 305 лет тому назад. Деревья сажались в
период, когда земли Аптекарского огорода были
уже освоены и окультурены. Ива посажена на берегу искусственно сформированного пруда. Расстояние между деревьями 300 м. В настоящее время деревья имеют диаметры стволов 68 и 170 см
соответственно. Из-за возраста крона лиственницы в значительной степени утрачена, ива многоствольна, образует много дупел, недавно подверглась обрезке. Жизнь деревьев в значительной степени поддерживается персоналом Аптекарского
огорода и пока эти деревья успешно функционируют необходимо максимально подробно исследовать их взаимоотношения с почвой.
В усадьбе Абрамцево изучался дуб 300летнего возраста и сосна 115-летнего возраста. К
сожалению сведения о состоянии грунта на момент посадки деревьев отсутствуют. Не исключено, что деревья были посажены в дифференцированную подзолистую почву. Деревья находятся
в 1 км друг от друга и развиваются на сходных
почвообразующих породах. На полянах были выбурены скважины с целью определения степени
дифференциации профилей почв без влияния деревьев.
Обсуждение результатов
В наибольшей степени процесс оподзоливания выражен под лиственницей 305-летнего
возраста, произрастающей в Аптекарском огороде. За время развития дерева, посаженного в
огородную окультуренную землю, сформировался дерново-подзолистый профиль с мощным 30см подзолистым горизонтом и 40-см горизонтом
вмывания В. В саду периодически производится
подсадка различных культур под кроны деревьев
и при этом подсыпается много гумусированного
материала. Именно этот материал представляет
собой А горизонт. Он подсыпан неравномерно,
поэтому подзолистый горизонт вскрывается на
разных глубинах.
Индикация состояния окружающей среды
Гранулометрический состав фракций подтверждает процесс выноса илистых частиц из
А2 горизонта и накопление их в В горизонте. Верхняя часть подзолистого горизонта легкосуглинистая (в одной из скважин супесчаная),
в нижней части элювиального горизонта гранулометрический состав классифицируется как
средний суглинок. По цвету верхняя часть А2
горизонта также заметно светлее, чем нижняя.
Иллювиальная толща профиля состоит из 3-х
горизонтов: пятнистого и контрастного по гранулометрии А2В, коричневато-бурого тяжелосуглинистого В1 горизонта и яркого охристобурого тяжелосуглинистого В2 горизонта. Общая
мощность элювиально-иллювиального профиля
120 см. Почвообразующая порода представлена
опесчаненным покровным легким состоит суглинком. В верхней части горизонта ВС содержится 15% илистых частиц, что свидетельствует
о формировании профиля преимущественно под
влиянием процесса оподзоливания, а не лессиважа.
Профиль под сосной 115 летнего возраста также очень четко дифференцирован как по
цвету, так и по гранулометрическому составу горизонтов. В подзолистом горизонте мощностью
40 см преобладает супесчаный гранулометрический состав. Заметно некоторое утяжеление состава фракций с глубиной в пределах горизонта.
Переход в В1 контрастен по цвету и по гранулометрии – от легкого суглинка к легкой глине.
К сожалению вскрыть скважину глубже 1 м под
деревом не удалось и судить о породе пришлось
по расположенному не далеко от дерева обнажению. Она представлена покровным средним
суглинком. Данный профиль более дифференцирован по цвету и гранулометрическому составу,
чем профиль, сформировавшийся под лиственницей. Скорее всего, это связано не с агрессивными кислотами, продуцируемыми хвоей сосны
и грибными сообществами, разлагающими опад
мертвопокровного леса, а с тем, что в данном месте сосны или другие хвойные деревья росли до
посадки данного конкретного дерева. Т.е. процесс
интенсивного разрушения органо-минеральных
соединений профиля фиксируется четко, а вот
о времени за которое мог дифференцироваться
профиль говорить с уверенностью сложно. Скорее всего, данный профиль формировался более,
чем 115 лет.
Почвы под лиственными породами дифференцированы крайне слабо. Различия в гранулометрическом составе горизонтов можно объяснить природной вариабельностью гранулометрии почвообразующих пород. Так под дубом 300летнего возраста вскрыты две достаточно контрастные по гранулометрическому составу горизонтов скважины. Одна с преимущественным
преобладанием тяжелого суглинка по всему профилю, вторая с преобладанием среднего суглин-
Труды четвертой международной конференции
ка. Никаких ярко выраженных цветовых переходов в профиле не наблюдается. Под дубом развивается бурая лесная почва. На поляне в непосредственной близости от дуба также обнаружена
бурая лесная тяжелосуглинистая почва.
Под ивой также не было обнаружено подзолистых горизонтов. Под ивой вскрывается
дерново-глеевые почвы. При последнем картировании почв Аптекарского огорода удалось проследить закономерности залегания глеевого горизонта в местах подтопления почв водами пруда [1].
Выводы
125
процесса над всеми остальными. Лиственные породы, изученные в процессе данной работы, при
произрастании на суглинистых породах в течении 300-х лет не вызывают процессов дифференциации почвенного профиля на контрастные
по цвету, составу и свойствам горизонты. Под
ними формируются преимущественно почвы буроземного типа. В таежной зоне, в особенности
в ее южной части, не всегда под лиственным
и даже смешанным лесом формируются подзолистые почвы. Обнаружение под лиственными
лесами подзолистых профилей свидетельствует,
скорее всего, о сложной истории смены хвойной (подзолообразующей) растительной формации лиственной.
Отдельно стоящие деревья солидного возраста, растущие на изначально не дифференцированных почвах и породах, являются хоро- Список литературы
шим объектом слежения за характером и скоростью процессов почвообразования. Произрас- 1. Скворцова И.Н., Раппопорт А.В., Прокофьева
тание хвойных пород деревьев ведет к активТ.В., Андреева А.Е // Биологические свойства
ной эллювиально-иллювиальной дифференциапочв филиала Ботанического сада МГУ / Почции профиля из-за преобладания подзолистого
воведение ,7, 2006. С.861-869
THE USE OF LASER DIFFRACTION METHOD TO DETERMINE THE DEGREE OF
ELUVIAL-ILLUVIAL DIFFERENTIATION OF THE SOIL PROFILE
Perhulov D.O., Yakunin R.B.
Moscow State Pedagogical University, Moscow, Russia
perhulov.daniil@mail.ru, yakuninroma1995@mail.ru
The study of the process of podsol-formation under old coniferous trees on the dated
surfaces gives the opportunity to find out the speed of the eluvial-illuvial differentiation
of the soil profile. During 300 years of existence of the larch tree the soil under it
differentiated considerably and evolved from the garden turf soil into the sod-deeplypodzolic soil. The hardwood which was studied during this work doesn’t cause the
process of the differentiation of the soil profile on contrasting colour, composition and
properties of the soil horizons while growing on the loamy rocks during 300 years.
Brownsoil soil types form predominantly under the hardwood. Detection of the podzolic
soil profiles under deciduous forests is probably the evidence of recent replacement
of several generations of coniferous vegetation formations by deciduous vegetation
formations. The use of laser diffraction method seems to be more preferrable for finding
out the size distribution of the soil samplesfrom the boreholes as it is very fast and it
dispenses small amounts of the soil.
Keywords: size distribution of soils, age of the trees, laser granulometry,
differentiation profile on the horizon
126
Индикация состояния окружающей среды
OЦЕНКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
МЕТОДАМИ БРИОМОНИТОРИНГА И ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ
1
Румянцев И.В., 1 Дунаев А.М., 2 Фронтасьева М.В., 3 Агапова И.Б
1
Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново,
Россия
2
Объединенный институт ядерных исследований, Дубна
3
Ивановский государственный университет, Иваново, Россия
igorek.rum@mail.ru, Россия
Данная работа посвящена индикации и оценке качества состояния окружающей
среды на территории Ивановской области при помощи мхов биоиндикаторов
(бриомониторингу), а также анализу и поиску корреляций с данными флуктуирующей асимметрии растений и проведенным ранее мониторингом состояния почвенного покрова. Пробоотбор, пробоподготовка и анализ отобранных
образцов осуществлялся согласно утвержденным методикам, методами атомноабсорбционной спектроскопии (ААС), и нейтронно-активационного анализа
(НАА). По результатам мониторинговых исследований были построены карты
пространственного распределения, которые в сочетании со статистической обработкой данных и проведенным факторным анализом, позволили выявить
основные источники негативного воздействия на природные экосистемы. Примененная методика бриоиндикации (индикации по мхам) показала хорошую
согласованность результатов с данными фонового мониторинга содержания
изучаемых элементов в почвенном покрове, а также с результатами применения
альтернативного метода индикации - оценки флуктуирующей асимметрии (ФА),
что позволяет и дальше развивать этот метод в исследуемом регионе.
Ключевые слова: экологический мониторинг, биоиндикация, тяжелые металлы, флуктуирующая асимметрия
Контроль состояния окружающей среды
(ОС) в настоящее время — одна из важнейших
задач человечества. Антропогенное воздействие
на природную среду огромно, по мощности оно
сопоставимо с естественными геологическими
процессами и продолжает расти со скоростью
научно-технического прогресса. Оно особенно
значительно на территориях размещения крупных промышленных центров и больших городов из-за интенсификации промышленности и
накопления большого количества отходов, содержащих загрязняющие вещества.
Защита окружающей среды от негативного антропогенного воздействия предполагает два
главных направления деятельности: контроль и
управление. Мониторинг ОС должен обеспечить
выполнение первой из них: организацию постоянного наблюдения за состоянием окружающей
среды.
Совершенствование систем экологического мониторинга позволит своевременно предотвращать развитие неблагоприятных эффектов в
окружающей среде, что приведет к снижению
уровня заболеваемости и увеличению продолжительности жизни населения. Следовательно,
особую актуальность в области охраны ОС приобретают вопросы, связанные с осуществлением системы экологического мониторинга, оценки уровня воздействия токсикантов на здоровье
населения и устойчивость природных экосистем,
а также прогнозирование изменения экологической обстановки в пространстве и времени
Существует большое количество разнообразных методов контроля загрязнения ОС. Наряду с применяющимися методами химического,
ядерно-физического анализа изучаемых сред с
целью мониторинга качества окружающей среды
в настоящее время находят широкое применение
методы биоиндикации. Эти методы более дешевы, просты и позволяют с достаточно высокой
скоростью и точностью находить значения изучаемых величин.
На сегодняшний день известно множество
видов-биоиндикаторов, таких как лишайники,
хвойные деревья, различные злаки, мхи и т.д. Однако среди них только мхи и лишайники избавлены от влияния подстилающего субстрата ввиду отсутствия корневой системы. Достоинствами
мхов по сравнению с лишайниками являются более развитая поверхность тела, существенно больший объем биомассы и высокая емкость катионного обмена. Таким образом, для мониторинга
загрязнения атмосферы мхи являются оптимальным биоиндикатором. За счет высокой степени
связывания мхи также хорошо аккумулируют тяжелые металлы (ТМ) и другие следовые элементы даже в ультранизких концентрациях.
Данная работа посвящена индикации и
оценке качества состояния окружающей среды
на территории Ивановской области при помо-
Труды четвертой международной конференции
щи мхов биоиндикаторов (бриомониторингу), а
также анализу и поиску корреляций с данными
флуктуирующей асимметрии растений и проведенным ранее мониторингом состояния почвенного покрова.
Пробоотбор и пробоподготовка образцов
осуществлялись по стандартным методикам [1].
Пробы отбирались на территории Ивановской
области, представляющей объект исследования.
Область расположена в центральной части
Восточно-Европейской равнины в междуречье
Волги и Клязьмы и занимает площадь 22 тыс. км2 .
На территории региона было заложено 25 точек
пробоотбора со средним расстоянием между
точками 20 км (рис. 1). Были отобраны образцы
видов Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi и
Polytrichum commune.
Пробы мхов отбирали на открытых лесных
полянах, не менее чем в 500 м от автотрасс, и
в 5-10 м от крон деревьев, согласно специально
разработанной мониторинговой сети, по методу
«конверта». После отбора проб, мхи высушивались при комнатной температуре до постоянной
массы, далее их разбирали, выбирали мешающие
новообразования и подготавливали к дальнейшему физико-химическому анализу.
Анализ отобранных образцов осуществлялся согласно утвержденным методикам [2],
методами атомно-абсорбционной спектроскопии
(ААС), на базе Ивановского государственного химико-технологического университета и
нейтронно-активационного анализа (НАА) на базе Объединенного института ядерных исследований. Относительная погрешность измерений для
каждого элемента индивидуальна и в среднем
составляет 25%(АСС) и 5% (НАА).
По результатам мониторинговых исследований были построены карты пространственного
распределения, которые в сочетании со статистической обработкой данных и проведенным факторным анализом, позволили выявить основные
источники негативного воздействия на природные экосистемы.
Величины содержания различных элементов во мхах (рис.2), были сравнены с результатами исследований, проведенных на территории
Ярославской и Тверской [5], Тульской области [6]
и республики Удмуртия [7], при этом содержание изучаемых элементов в Ивановской области
находится на одном уровне с соседними регионами. Полученные данные, согласно утвержденной методике были пересчитаны на величину атмосферных выпадений, тем самым способствуя
оценке степени загрязнения атмосферного воздуха. При этом анализ расчетных величин показал
хорошее согласие с результатами исследования
содержания изучаемых элементов в почвенном
покрове [3, 4]. Этот факт способствует более точно определить районы подверженные высокой
127
степени антропогенного воздействия и соответственно источники их образования.
Статистическая обработка данных и факторный анализ полученных результатов проб
мха и почв подтвердили техногенную природу
загрязнения территорий с повышенным содержанием ТМ, а также помогли выявить локальные
и трансграничные источники эмиссии полютантов на территории изучаемого региона. В результате было выделено 9 факторов, объясняющих
76% полной дисперсии. Среди них три наиболее
значимых могут быть интерпретированы как результат антропогенной нагрузки, вызванной деятельностью различных локальных предприятий
промышленности, энергетики и автотранспорта,
а также влиянием трансграничной эмиссии с территорий прилегающих Ярославской и Костромской областей.
В первом случае – это эмиссия от локальных источников воздействия, которая в Кинешемском районе может быть объяснена влиянием промышленных объектов электротехнической, металлообрабатывающей и химической отрасли, а в Приволжском районе — энергетических
объектов.
Во втором случае – это трансграничный перенос загрязняющих веществ к северной границе
Приволжского района, примыкающей непосредственно к Волгореченску, где расположена одна
из крупнейших в регионе тепловых станций, причем доминирующее направление ветра способствует переносу загрязняющих веществ в сторону Ивановской области. Таким образом, данная
территория испытывает сильное антропогенное
воздействие со стороны близлежащего региона.
Примененная методика бриоиндикации
(индикации по мхам) показала хорошую согласованность результатов с данными фонового
мониторинга содержания изучаемых элементов
в почвенном покрове, а также с результатами применения альтернативного метода индикации —
оценки флуктуирующей асимметрии (ФА), что
позволяет и дальше развивать применение этого
метода в исследуемом регионе.
Работами ряда исследователей доказано,
что листья березы повислой (Betula pendula Roth.)
могут использоваться при количественной оценке нестабильности развития через показатель ФА,
так как для них имеет место флуктуирующий
характер асимметрии каждого признака, то есть
имеет место ненаправленная асимметрия [8].
В ходе проведения исследования летом
2013 года от центра г. Родники (районный центр,
расположенный в 60 км от г. Иваново) были выстроены азимуты в направлениях «север», «восток», «юг», «запад». В каждом направлении на
расстоянии 0 км, 0,5 км, 1км, 5 км и 10 км от черты
города были заложены площадки, где производился сбор листьев, а также был проведен отбор
проб почвы, мха для последующего определения
128
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Точки пробоотбора.
Рисунок 2. Содержание изучаемых элементов во мхах Ивановской и близлежащих областей.
концентрации тяжелых металлов в них. В зимний период с этих же площадок был проведен
отбор проб снега. Пробоотбор осуществлялся в
соответствии со стандартными методиками [8, 9].
По результатам исследования можно сказать, что состояние качества среды в черте г. Родники и Родниковского района по данным расчета показателя ФА неоднородно. Показатели ФА
листьев березы повислой для различных площадок на территории г. Родники и Родниковского
района находятся в пределах от 0,052 до 0,118, а
качество среды, соответственно, характеризуется
как неблагополучное и находится в пределах 4-5
баллов. Наиболее напряженная экологическая ситуация на данной территории отмечается около
трассы, в микрорайоне двухэтажных построек, на
западе в 10 км от окраины города и на восточной окраине города. Наблюдается закономерное
повышение значений показателя ФА вдоль крупной автодороги района и города. По-видимому,
здесь наиболее значимым фактором, воздействующим на большинство исследуемых территорий,
является автотранспорт.
Проведённые нами расчеты взаимоотношений показателя ФА и содержания ряда загрязняющих веществ в образцах мхов в точках исследований не выявили достоверных отношений,
однако отмечаются однонаправленные тенденции этих величин (рис. 3)
Наибольшее количество достоверных взаимосвязей (29,4%) обнаружено между показателями ФА листьев березы повислой и содержанием
загрязняющих веществ в почве (рис. 3). Мы можем предполагать, что содержание в почве таких
веществ как алюминий, ванадий, железо, магний
и мышьяк негативно сказывается на состояние
растений, вызывая у них стрессовое (аномальное)
развитие, которое приводит к повышению показателя флуктуирующей асимметрии и свидетельствует о неблагоприятной экологической обстановке в данных условиях.
Результаты исследования будут переданы
в Комитет по природопользованию Ивановской
области для разработки мероприятий по поддержанию благоприятного качества окружающей
среды.
Труды четвертой международной конференции
129
Рисунок 3. Значение коэффициентов корреляции Пирсона (r), отражающие взаимосвязь между
содержанием загрязняющих веществ в образцах мхов, почвы и показателем ФА.
Список литературы
1. Harmens H. et all. Monitoring of atmospheric
deposition of heavy metals, nitrogen and POPs
in Europe using Bryophytes. Monitoring Manual.
– Bangor: ICP Vegetation Coordination Centre,
2010. 9 P.
2. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах и продукции растениеводства. Утверждены Заместителем Министра сельского хозяйства РФ 10 марта 1992
г.
3. Дунаев А.М., Латухина К.С., Абдалла А.А.,
Никифоров А.Ю. Уровни присутствия свинца, кадмия и 3d-элементов в почвенном слое
Ивановской области // Изв. ВУЗов. Химия и
хим. технология. (2011) Т. 54(6). с. 109-111.
4. Румянцев И.В., Дунаев А.М., Фронтасьева
М.В., Гундорина С.Ф., Гриневич В.И. Оценка фонового загрязнения почв Ивановской
области при совместном анализе методами
НАА и ААС. Труды третьей международной научно-практической конференции молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование», 17-19 апреля 2014 года: сборник статей.
М.: ООО «Буки Веди», 2014. 187 с. (с. 148-151)
5. Ermakova E.V., Frontasyeva M.V., Pavlov S.S.,
Povtoreiko E.A., Steinnes E. and Cheremisina
Ye.N. Air Pollution Studies in Central Russia
(Tver and Yaroslavl Regions) Using the
Moss Biomonitoring Technique and Neutron
Activation Analysis // J. Atm. Chem. 49: 549–561,
2004
6. Ermakova E.V., Frontasyeva M.V., Steinnes E. Air
pollution studies in Central Russia (Tula Region)
using the moss biomonitoring technique, INAA
and AAS // J. Radioanalytical and Nuclear Chem.,
Vol. 259, No. 1 (2004) 51-58.
7. Панкратова Ю.С., Зельниченко Н.И., Фронтасьева М.В., Павлов С.С. Атмосферные загрязнения на территории Удмуртской республики — оценки на основе Анализа мховбиомониторов // Проблемы региональной
экологии. — 2009, № 1 С. 57-63.
8. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И. и др.
Здоровье среды: методика оценки.- М.: Центр
экологической политики России, 2000. 68с.
9. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию
живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур): Распоряжение Росэкологии от 16.10.2003. № 406-р. 28 с.
130
Индикация состояния окружающей среды
ENVIRONMENTAL QUALITY ASSESSMENT IN IVANOVO REGION BY
BIOMONITORING AND FLUCTUATING ASYMMETRY METHODS
1
Rumyantsev I.V., 1 Dunaev A.M., 2 Frontasyeva M.V., 3 Agapova I. B.
1
Ivanovo State University of Chemistry and Technology, Ivanovo, Russia
2
Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Russia
3
Ivanovo State University, Ivanovo, Russia
igorek.rum@mail.ru
This work is devoted to indication and quality assessment of the environment in the
Ivanovo region using mosses bioindicators (briomonitoring), search and analysis of
correlations with the data fluctuating asymmetry plants and previously conducted
monitoring of the state of soil. Sampling and sample preparation and analysis of samples
was carried out in accordance with approved techniques, obtained by atomic absorption
spectroscopy (AAS) and neutron activation analysis (NAA) methods. According to the
results of monitoring studies the maps of the spatial distribution were constructed,
which in combination with statistical data processing and factor analysis made it
possible to identify the main sources of the negative impact on natural ecosystems. The
employed procedure of brioindication (indication on mosses) showed good agreement
with the results of background monitoring data of the studied elements content in
the soil and with the results of the application of alternative method of indication fluctuating asymmetry (FA) evaluation, which allows to further develop this method in
the study region.
Keywords: Environmental monitoring, bioindication, heavy metals, fluctuating
asymmetry.
Труды четвертой международной конференции
131
ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ В
УСЛОВИЯХ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Сангаджиева О.С., Даваева Ц.Д., Гогаева Б.В., Консаго С.В.
Калмыцкий государственный университет, Элиста, Россия
chalga_ls@mail.ru, shagan_d@mail.ru, gogaeva.badma@mail.ri,
konsawilliam@yahoo.fr
В ходе исследования установлено, что нарушения, сложившиеся на осваиваемых территориях в районе нефтедобычи Республики Калмыкия приводят к
негативным изменениям почв и водных объектов, к гибели существующих там
биогеоценозов. Были изучены особенности химического состава экосистем в
условиях нефтедобычи, разведки недр, бурения скважин и транспортировки
нефтепродуктов: определены тяжелые металлы в почве, нефтепродукты на территориях вблизи буровых и транспортных коридорах, тип и степень засоления
почв на территориях буровых и вдоль оросительного канала, пересекающего
изучаемую территорию.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение, тяжелые металлы, полупустынные
территории Калмыкии, тип и степень засоления почв, фильтрационных
свойств загрязненных почв, влагоемкость
Антропогенное воздействие на природную
среду часто сопровождается увеличением поступления в нее различных загрязняющих веществ,
негативно влияющих на все компоненты биосферы, в т.ч. на наземные и водные экосистемы. При этом меняется биогеохимическая организованность как отдельных ландшафтов, так и
крупных территорий. Изменения ландшафтногеохимической обстановки на территориях подверженных воздействию нескольких факторов:
нефтяное загрязнение, орошение и опустынивание хорошо фиксируется биогеохимическими показателями.
В районе нефтедобычи Республики Калмыкия находятся два административных района –
Черноземельский и Лаганский, а нарушения состояния природной среды разнообразны. Нарушения, сложившиеся на осваиваемых территориях приводит к негативным изменениям почв и
водных объектов, к гибели существующих там
биогеоценозов.
Целью работы явилось изучение особенностей химического состава экосистем в условиях
нефтедобычи, разведки недр, бурения скважин и
транспортировки нефтепродуктов. Для решения
поставленной цели были решены следующие задачи: определены тяжелые металлы в почве и
растениях, нефтепродукты на территориях вблизи буровых и транспортных коридорах, тип и
степень засоления почв на территориях буровых
и вдоль оросительного канала, пересекающего
изучаемую территорию.
Основной тип почв на территории изучаемых районов – бурые полупустынные почвы
в комплексе с солонцами среднесолончаковатые,
легкосуглинистые и супесчаные, по западинам
– лугово-бурые почвы, вблизи озер – солончаки
и глубокие солонцы. Водная вытяжка из почв
позволила определить тип и степень засоления
почв. Сухой остаток составляет 0,5-3,75%. Токсичные соли в водной вытяжке из почв находятся
в пределах 0,04-2,33 % они представлены сульфатами магния и натрия, хлоридами натрия и
магния, что приводит к осолонцеванию не только верхних горизонтов почв, но и глубоких горизонтов (до 1 м), содержание сульфата магния
выше содержания сульфата натрия во всех образцах, но особенно в верхних горизонтах. Хлориды
натрия также аккумулируют в верхнем горизонте. Тип засоления характеризуется как хлоридносульфатный натриево-магниевый, когда концентрация сульфатов выше хлоридов в 2-3 раза.
Слабое загрязнение местных ландшафтов,
внешне почти незаметное в связи со скудностью
растительного покрова, однообразным песчаным
массивом, хорошо диагностируется по высокой
зольности почв, что повышает уровень содержания в них тяжелых металлов. Зольность почв на
нефтезагрязненных территориях увеличивается
в десятки раз. Последнее объясняется тем, что
элементы-металлы поступают в почву в малоподвижной форме вместе с нефтью и песком. Иначе
дело обстоит на участках со средним и сильным
техногенным загрязнением территорий за счет
повышения степени засоления почв водорастворимыми солями, в т.ч. и тяжелыми металлами.
По содержанию железа следующие результаты: наибольшее его количество — 547 мг/кг
встречается на бурых полупустынных почвах,
наименьшее в солонцах – 406 мг/кг. Наибольшее содержание марганца отмечено в луговобурых почвах 340 мг/кг, наименьшее в пределах 200-300 мг/кг в бурых полупустынных почвах, среднее содержание равно 265 мг/кг. Максимальное количество меди в бурых полупустынных почвах 5,2 мг/кг, наименьшее в лугово-
132
бурых 3,2 мг/кг. Минимальное количество цинка в солонцах 4,2 мг/кг, для бурых полупустынных почвах 6,2 мг/кг, среднее содержание 32,65
мг/кг. Среднее содержание свинца 14,76 мг/кг, на
загрязненных территориях до 36,00 мг/кг, на фоновых, условно чистых, 5,60 мг/кг. Повсеместно
на загрязненных территориях имеется кадмий в
концентрациях от 0,56 до 7,43 мг/кг почвы. Сравнение содержания тяжелых металлов (ТМ) с ПДК
показало, что на буровых площадках загрязнение
ТМ достигает ПДК, а иногда и равно ПДК, за территорией буровых идет снижение концентрации
металлов, превышения ПДК нет, т.о. загрязнение
почв ТМ носит локальный характер.
Нефтепродукты встречаются на территориях буровых площадок, на автозаправочных станциях, на мойках автомашин. Концентрирование
нефтепродуктов происходит на территории буровых площадок от 2 до 35%, но в среднем около
4,5%, за буровыми площадками картина улучшается — содержание нефтепродуктов резко падает
и находится в пределах 0,13-1,50%. Содержание
нефтепродуктов 0,08% можно считать условно фоновым.
В естественных условиях бурая полупустынная почва чаще всего находится в сухом
состоянии, за исключением поверхностных горизонтов в апреле, мае, октябре и ноябре месяцах
(весенний и осенний периоды), что затрудняет
проведение наблюдений за фильтрационной способностью почв. С этой целью Ц.Д.Даваева (2009)
предложила использовать модельные опыты с
почвенными образцами в колонках с учетом каждых 10 см. Наши наблюдения показали, что время впитывания воды поверхностными и нижними горизонтами почв существенно различалось,
отчетливо прослеживалось замедление впитывания воды почвой, загрязненной нефтью, что повлияло на время фильтрации, как через сухую,
так и особенно через увлажненную почву с 280
до 380-650 мл в минуту (увеличивается в 1,5-2,2
раза). Время впитывания воды изменялась со 113
мм/мин в контроле до 78-70 мм/мин в присутствии нефти. Водоудерживающая способность сухой почвы незначительно увеличивалась (со 130
до 140 мл), сухой остаток водной вытяжки из почв
по сравнению с контролем в присутствии нефти
возрастал в 1,2-1,5 раз (со 73 до 109 мл). Совместно
с промывными водами из почвенного слоя вымывались как внесенные, так и имеющиеся в почве
соли. Таким образом, присутствие нефти повышало степень засоления почв и водоудерживающую способность почв и, как следствие, почвы
набухают, выпадающие атмосферные осадки не
Индикация состояния окружающей среды
просачиваются вглубь, что усиливает процессы
заболачивания, оглеения, осолонцевания.
На территориях подверженных нефтяному загрязнению выделяются следующие степени
влияния нефти на урожайность растений в зависимости от ее концентрации в почве. Небольшое повреждение почвы при дозе нефти в
0,1-0,25 кг/ м2 земли, снижение урожая в течение двух лет, при этом оно не превышает 25%.
Среднее повреждение 0,25-0,50 кг/ м2 вызывает
исключение почвы из производственного цикла
до одного года.
Однако существует экосистемы, где нефтяное загрязнение оказывает слабое негативное
воздействие или влияет даже положительным
образом на растения. В условиях пустынь и полупустынь на богатых битумами почвах, находящихся над зонами глубинных разломов нефтеносных территорий, часто отмечается стимулированием растений. Они имеют ярко-зеленую
окраску в течение всего вегетационного сезона.
Такие же наблюдения сделаны ранее Грищенко,
1982 и Radman, 1995 при обследовании пустынных районов Земли [3, 4] Выводы.
1. Фильтрационная способность бурой полупустынной почвы зависит от степени увлажнения почвы и природы загрязнителя. Скорость
фильтрации воды в контрольном варианте была
в 4.5 раз медленнее, особенно через предварительно увлажненную почву.
2. Нефтяное загрязнение, изменяя физикохимическое состояние почвы, замедляло время
впитывания воды и снижало скорость фильтрации в увлажненной почве в 15 раз по сравнению
с контрольным вариантом, что может служить
причиной застоя воды на поверхности почвы и
ухудшению водно-физических свойств почв.
Список литературы
1. Даваева Ц.Д. Особенности химического
состава почвогрунтов и аккумулирующая
способность растений нефтезагрязненных
территорий Республики Калмыкия//Автореф.
дис….канд. биол. наук. Саратов, 2009. 24с.
2. Викторов С.В. Ботанические признаки битуминозности пород и почв на Южном Устьюрте и в Северо-Восточной Туркмении//Бюлл.
МОИП. Отд. Геол. 1957. Вып. 3. С. 181-182.
3. Грищенко О.М. Ботанические аномалии как
поисково-разведочный критерий нефтегазоности//Экология. 1990. №2. С. 77-78.
4. Radman S., Sorkhoh N., Ei-Nemr I. Oil
biodegradation around roots//|Nature. 1995.
Vol. 376. №27. P.302
Труды четвертой международной конференции
FEATURES PHYSICO-CHEMICAL STATE OF SOILS IN CONDITIONS OIL
POLLUTION
Sangadgieva O.S., Davaeva Sh.D., Gogaeva B.L., Konsago S.W.
Kalmyk State University, Elista, Russia
chalga_ls@mail.ru, shagan_d@mail.ru, gogaeva.badma@mail.ri,
konsawilliam@yahoo.fr
The study found that the violations established on reclaimed areas in the vicinity of
the Republic of Kalmykia oil lead to negative changes in soil and water bodies in
the death of the current crop of biogeocenosis. We studied the chemical composition
of ecosystems in terms of oil production, prospecting, drilling and transportation of
petroleum products: to determine heavy metals in the soil, petroleum products in the
vicinity of the drilling and transport corridors, the type and degree of soil salinity on
the yard and along the irrigation canal, crossing the study area.
Keywords: oil pollution, heavy metals, semi-desert territory of Kalmykia, the type
and degree of soil salinity, filtration properties of contaminated soils, water-holding
capacity
133
134
Индикация состояния окружающей среды
ОЦЕНКА ФИТОТОКСИЧНОСТИ ГОРОДСКИХ ПОЧВОГРУНТОВ МЕТОДОМ
БИОТЕСТИРОВАНИЯ
Сидорова В.П.
Филиал Тюменского государственного университета в г. Ишиме, Ишим, Россия
spartachka1993sm@mail.ru
В работе рассматриваются данные отражающие фитотоксичность городских почвогрунтов города. Материал собран в течение 2013 – 2014 года на территории
г. Ишима, Тюменской области. Установлено, что фитотоксичность городских
почвогрунтов высокая.
Ключевые слова: биотестирование, почвогрунт, фитотоксичность
Почва – это особое природное образование, играющее неоценимую роль в наземных экосистемах. Это связующее звено между биотическими и абиотическими составляющими ценозов [1].
В городских условиях происходит формирование особых искусственно созданных почв
– убраноземов или почвогрунтов. Особенностью
загрязнения городских почв химическими веществами является то, что загрязнения происходят
одновременно от множества источников, в результате этого в почве накапливается сложная
многокомпонентная смесь химических веществ
различной природы. Между тем, городские почвогрунты основа для городских фитоценозов, которые являются неотъемлемой частью городской
экосистемы, поэтому для обеспечения условий
для роста городских растений, необходимо знать
состояние почвогрунтов. [3]
В нашем случае проводилось исследование
токсичности почвогрунтов клумб города Ишима
с помощью биологических показателей Raphanus
sativus.
Соотнесение почвогрунтов города Ишима
с существующими классификациями городских
почв [5] позволили классифицировать их либо
как стратозёмы, то есть насыпанные почвы, верхний горизонт которых это привнесённый материал, покрывающий профиль исходной почвы,
либо как конструктозёмы – то есть искусственно
целенаправленно создаваемые, состоящие из слоев грунта разного гранулометрического состава и
происхождения.
Единственным источником загрязнения
почвогрунтов города Ишима является автомобильный транспорт в силу неразвитости промышленности [4].
Нами в 2013 и 2014 годах были отобраны
пробы почвогрунтов клумб с шести улиц города (рис. 1). Согласно опроса работников службы «Экострой», все почвогрунты завезены из
хозяйств Ишимского района. Как контроль была взята почва из сельскохозяйственных угодии
Ишимского района. Точка расположена в 5 км от
города, 200 метров от автомобильной трассы.
Пробы отобраны дважды: в октябре 2013 и
в октябре 2014.
В лаборатории перед анализом почвогрунты тщательно очищали от корней растений и
других растительных остатков, камней и прочих
включений. Высушенные в термостате пробы растирали и просеивали через сито с отверстиями 1
мм.
Определение фитотоксичности проб проводили в лабораторных условиях с помощью биотеста на проростках Raphanus sativus.
Почвогруны помещали в контейнеры, с
этикетками соответствующими точке сбора и высеивали по 100 семян редиса (пять рядов по двадцать семян).
Оценку уровня фитотоксичности почвы
(ФЭ) определяли по количеству проросших семян
по отношению к контролю по формуле [2]:
ФЭ =
𝐵1 − 𝐵 2
⋅ 100%,
𝐵1
(8)
где ФЭ – фитотоксический эффект;
В1 – всхожесть семян редиса в контроле;
В2 – всхожесть семян в опытном варианте.
Уровень фитотоксичности почвы (ФЭ) оценивали по шкале с следующими показателями:
• экологически чистая почва – В1 — В2 < 10%;
• слабая фитотоксичность — В1 — В2 =
10-30%;
• средняя фитотоксичность В1 — В2 = 30-50%;
• высокая степень фитотоксичности почвы,
В1 − В2 > 50%.
В качестве дополнительно контроля был
взят: контроль по всхожести семян в лабораторных условиях (проращивание на фильтровальной бумаге смоченной смесью Кнопа).
Показатели точки контроля по всхожести
и энергии прорастания свидетельствуют о том,
что почвы за чертой города, хотя и имеют низкий показатель по этим параметрам относительно пробы пророщенной на смеси Кнопа все же
существенно отличаются от почвогрунтов города, а следовательно могут служить эталоном для
сравнения.
Имея показатели фитотоксичности в 34%
(среднетоксичная) в 2013 и 25,53 (слаботоксичная)
Труды четвертой международной конференции
135
Рисунок 1. Расположение точек отбора проб почвогрунтов на схеме г. Ишима. 1) Ул. Ялуторовская; 2)
Ул. Орджоникидзе; 3) Ул. Гагарина; 4) Ул. Советская; 5) Ул. Ленина; 6) Ул.К. Маркса; 7) Ул. Республики;
8) Контроль (за городом).
в 2014 году, почвы за чертой города рассматриваются нами лишь как относительный материал
для сравнения в данном эксперименте. Показатели фитотоксичности для данных точек мы объясняем близостью города и федеральной трассы.
В целом, показатели 2013 и 2014 года во
многом дублируют друг друга, что позволяет нам
считать результаты нашего наблюдения достоверными (таблица 1).
Лабораторный эксперимент показал высокую токсичность всех городских почвогрунтов,
однако степень токсичности отдельных точек города изменяется. Мы связываем это с изменениями транспортного потока в связи с реконструкцией центральной ул. К. Маркса.
Неизменным остался рейтинг состояния
почвогрунтов лишь на улице Гагарина, однако
в качественном отношении нельзя не отметить,
что показатель ФЭ снизился с 79,03 до 30 по отношению к загородной почве и 86,31 до 47,87 по
отношению к лабораторному эталону.
Пробы почвогрунта, с улицы Гагарина, показали, что здесь присутствует снижение энергии прорастания и всхожести семян редиса по
сравнению с загородными почвами, разница с
контролем превышает 10% в 2013 и 20% в 2014
году. Это позволяет говорить о том, что почвогрунты испытывают антропогенное воздействие.
Однако, по отношению к образцам других районов это наиболее благополучный вариант. Вероятно, это объясняется односторонним движени-
ем транспорта, частной застройкой и хорошим
озеленением улицы.
Кроме высокого показателя ФЭ для всех
центральных улиц города отмечено уменьшение
длины корневой системы, более тонкие, слабые
проростки.
Самыми низкими показателями по всем
исследуемым параметрам в 2014 году обладали
почвогрунты взятые с ул. Ленина. При анализе
полученных результатов мы пришли к выводу,
что подобное явление объясняется тем, что клумба, с которой был взят почвогрунт находится, в
50 метрах от автомобильной стоянки, в 10 метрах
от автобусной остановки и, кроме того, является
разделителем полос движения автотранспорта.
Сравнивая уровень фитотоксичности почвы в разных районах города, мы видим, что в зависимости от антропогенной нагрузки фитотоксичность городских почв изменяется в широком
диапазоне: от 24,28% в «благополучной» зоне и до
70-80% зоне повышенного воздействия.
Список литературы
1. Апарин Б.Ф. Почвы и биоразнообразие // Теоретические основы биоразнообразия. Мат лы
семинара. СПб.: Изд во СПбГУ, 2000. — С. 23–
26.
2. Блинова З.П. Биотестирование почвенного
покрова городских территорий с использованием проростков Raphanus sativus // Вестник
136
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Показатели фитотоксического эффекта почвы (ФЭ) для почвогрунтов с улиц г. Ишима.
Точка сбора почвогрунта
Ул. Ялуторовская
Ул. Орджоникидзе
Ул. Гагарина
Ул. Советская
Ул. Ленина
Ул.К. Маркса
Ул. Республики
Контроль (за городом)
Показатель ФЭ в 2013 по отношению:
Показатель ФЭ в 2014 по отношению:
к загородной
почве, %
к лабораторному
эталону, %
к загородной
почве, %
к лабораторному
эталону, %
69,35
79,03
80
86,31
34,28
30
51,57
47,87
53,2
77,41
70,46
75,8
66,12
—
69,47
85,26
81,05
84,21
77,65
34
24,28
65,71
70
42,85
65,71
—
43,61
74,46
77,65
57,44
74,46
25,53
МГОУ. Серия «Естественные науки» 2014 / №
1 – С. 18 — 23
3. Землякова А. В. Городские почвы как неотъемлемый компонент урбоэкосистемы // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки . 2011. №21. — С. 102-107.
4. Козловцева О.С. Сидорова В.П. К вопросу о качестве городских почвогрунтов // Научный
поиск в современном мире: сборник матери-
алов 5-й международной науч.-практ.конф.
– Махачкала: Изд-во «Апробация», 2014 –
С. 14-15.
5. Сивцева Н.Е. Городские почвы как основа урбоэкосистемы // Урбоэкосистемы: проблемы
и перспективы развития [текст]: матер. IV
науч.- практ. конф. / отв. Ред Н.Н. Никитина.
– 2009 – Ишим: Изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова
– вып.4. – С. 63-64.
PHYTOTOXICITY ASSESSME OF URBAN SOILS BIOASSAY METHODS
Sidorova V.P.
Branch of Tyumen state University in Ishim, Ishim, Russia
spartachka1993sm@mail.ru
The paper assesses phytotoxicity of urban soil. The material was collected during the
2013 - 2014 year. It is found that the urban soil has high phytotoxicity.
Keywords: bioassay, urban soils, phytotoxicity
Труды четвертой международной конференции
137
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В КАЧЕСТВЕ
БИОИНДИКАТОРОВ
Симонова З.А., Иванова И.М., Лункин С.Ю., Чемаркин Д.А.
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,
Саратов, Россия
simonovaza@yandex.ru, titovaivanova@mail.ru, slvkskod@yandex.ru, chedial@mail.ru
В качестве «живых датчиков» экологического состояния городской среды могут
быть использованы древесные растения, которые вынуждены адаптироваться
к негативному воздействию с помощью физиолого-биохимических и анатомоморфологических перестроек организма. Фиксация и оценка этих изменений
дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают
состояние городской среды. В работе определена флуктуирующая асимметрия
листьев Betula pendula и Populus piramidalis в пределах неоднородной городской
территории, и выявлено качество городской среды в соответствии с ее значениями. Показано, что в течение вегетационного периода древесные растения
пытаются противостоять неблагоприятным условиям городской среды за счет
активации пероксидазы. Особенно заметно активность пероксидазы в листьях B.
pendula и P. piramidalis изменяются в районах, характеризующихся как мощные
транспортные узлы, и вблизи крупных химических предприятий города. В
спальных районах города отмечается пониженное значение активности данного
фермента в листьях изучаемых видов растений. Следовательно, активация пероксидазы у растений может служить показателем наличия в воздухе загрязнителей
в достаточно широком диапазоне концентраций, что позволяет интегрировать
зоны с различным уровнем загрязнения. В работе определено количественное
содержание фотосинтетических пигментов (хлорофилла a, хлорофилла b, суммы
хлорофиллов а + b, суммы каротиноидов) листьев Betula pendula и Populus
pyramidalis, произрастающих в разных функциональных зонах г. Саратова. Установлено высокое суммарное содержание хлорофиллов в листьях древесных растений в начале вегетационного периода и преобладание хлорофилла b в конце вегетационного периода. Предложено использовать пигментный комплекс
листьев древесных растений в качестве диагностического признака состояния
среды г. Саратова.
Ключевые слова: городская среда, деревья, флуктуирующая асимметрия, пероксидаза, фотосинтетические пигменты
В настоящее время одной из наиболее важных экологических проблем современных городов является постоянно возрастающее ухудшение качества окружающей среды, что свя-зано
с высокими темпами урбанизации, масштабным
развитием производства, увеличением количества автотранспорта. В результате, возникают самые неблагоприятные условия для жизни человека, который большую часть своего времени
проводит на урбанизированных территориях. С
увеличением таких территорий и численности
городских жителей неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения в различных районах города.
Не является исключением и город Саратов
– один из крупнейших промышленных центров
Поволжья, для которого также отмечается дифференциация загрязнителей по рай-онам. Согласно
Докладу о состоянии и об охране окружающей
среды Саратовской области в 2013 году наибо-
лее сильно был загрязнен атмосферный воздух
в центральных районах [1]. Данные изменения
не противоречат отмечающемуся во многих городах России переходу центра «экологического бедствия» из промышленной зоны в центральные
районы, где зна-чения индекса загрязнения атмосферы в 2-3 раза выше [1]. Такая ситуация приводит к необ-ходимости научно-обоснованного экологического обустройства городов, в том числе, и
г. Саратова.
Одним из наиболее приемлемых механизмов стабилизации экологической обстанов-ки в
городах является высаживание древесных насаждений. Однако для оптимизации и поддержания качества городской среды на определенном
уровне необходимо обладать достаточной информацией об эколого-физиологическом состоянии
деревьев, что позволит оценить их функциональный вклад в улучшении состояния окружающей
среды. При выборе различных пород древесных
138
растений для озеленения городов особое внимание следует уделять их адаптивному потенциалу,
который можно определить с помощью характеристик их жизненного состояния, стабильности
развития и физиолого-биохимических показателей.
Целью исследования являлась оценка качества состояния городской среды с помощью методов фитоиндикации.
В качестве объекта исследования в работе
были выбраны береза повислая (Betula pendula) и
тополь пирамидальный (Populus piramidalis), произрастающие в различных по степени антропогенной нагрузки районах города. Районы исследований были определены по результатам химических анализов атмосферного воздуха и расположены в местах оживленного транспортного движения и вблизи крупных промышленных
предприятий г. Саратова. В качестве фонового
участка использовался район, расположенный в
50 км от г.Саратова в северном направлении.
Для выявления экологического состояния городской среды в течение нескольких вегетационных периодов (2008 – 2014 г.) определялась стабильность развития деревьев по флуктуирующей асимметрии листьев, активность
пероксидазы и содержание фотосинтети-ческих
пигментов в листьях [2, 3].
Данные по определению флуктуирующей
асимметрии листьев свидетельствуют о том, что
экологическая ситуация в городе Саратове оценивается не ниже 3 – 5 баллов, а это соответствует неблагоприятному состоянию окружающей
среды. Критическая экологическая обстановка (5
баллов) сложилась, в основном, вокруг крупных
предприятий и в местах массового скопления автотранспорта. Наиболее благоприятная экологическая обстановка отмечается в природном парке
«Кумысная поляна», любимом месте отдыха горожан.
Результаты эксперимента по изучению активности антиоксидантного фермента пероксидазы также характеризуют экологическую обстановку в городе как неблагополучную. В начале
вегетационного периода содержание пероксидазы достигает весеннего максимума, как в листьях
березы, так и в листьях тополя, что соответствует активным ростовым и мета-болическим процессам в формирующихся листовых пластинках.
Наиболее высокие показа-тели активности пероксидазы в мае в листьях B. pendula были зафиксированы на участках, являющихся крупными транспортными узлами города, для которых
характерно максималь-ное скопление автотранспорта в течение дня. У P. piramidalis в начале вегетационного пе-риода наибольшей активностью
фермента обладали деревья, произрастающие в
зоне влияния крупных химических предприятий
г. Саратова. В конце вегетационного периода в
листьях березы отмечается обратное изменение
Индикация состояния окружающей среды
активности пероксидазы – в тех районах, где она
была повышенной в мае, в сентябре становится
пониженной, и наоборот. В целом, активность пероксидазы в листьях березы за вегетационный период понижается в 7 раз. В листьях тополей в конце вегетационного периода отмечается, наоборот,
небольшое увеличение пероксидазной активности, что свидетельствует об их устойчивом характере приспособления к негативным факторам.
В конце вегетационного периода пероксидазная
активность в листьях тополя в 87 раз превышает
таковую в листьях березы. В целом, результаты
данного эксперимента показали, что в течение
всего вегетационного периода древесные растения пытаются противостоять неблагоприятным
условиям городской среды за счет активации антиоксидантных ферментов, в частности пероксидазы.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях в течение вегетационного периода и у B. pendula, и уP. pyramidalis изменяется.
В начале периода преобладает хлорофилл а, в
конце — хлорофилл b, что свидетельствует об
интенсивности фотосинтеза в начале и кон-це
периода и об адаптации деревьев к факторам среды. Наибольшая степень адаптации отме-чается
у берез в зоне городских автомагистралей, у тополя – на территории санитарно-защитных зон
предприятий. Полученные данные не противоречат результатам эксперимента по определению
пероксидазной активности. Содержание каротиноидов меньше всего изме-няется под действием факторов среды, что, связано, с их защитной
реакцией в окислитель-ной деградации пигментов. В конце вегетационного периода во всех
функциональных зонах города уменьшается соотношение хлорофилла а/b, которое характеризует потенциальную фотохимическую активность:
чем меньше отношение, тем меньше и интенсивность фотосинтеза. Следовательно, в конце вегетационного периода под влиянием негативных
факторов городской среды у деревьев отмечается
снижение фотохимической активности. Данные
эксперимента показали, что древесные растения
за счет количественного изменения содержания
пигментов в листьях в течение вегетационного
периода приспосабливаются к различным по степени нагрузки факторам городской среды, обеспечивая, тем самым, выполнение основных функций, от которых зависит и качество окружающей
среды.
Таким образом, результаты работы доказали, что экологическое состояние городской среды является неблагоприятным. Древесные растения в течение всего вегетационного пе-риода
пытаются противостоять неблагоприятным условиям городской среды за счет актива-ции своих
физиолого-биохимических показателей.
Труды четвертой международной конференции
Список литературы
1. Государственный доклад «О состоянии и об
охране окружающей среды Саратов-ской области в 2013 году». — Саратов, 2014 г. – 242 с.
2. Государственный доклад «О состоянии и об
охране окружающей среды Российской Федерации в 2013 году». – Москва, 2014 г. – 463 с.
139
3. Захаров, В.М. Биотест: Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов /
В.М.Захаров, Д.М. Кларк. – М.: Московское отделение Международного Фонда «Биотест»,
1993. — 68с.
4. Плешков, Б.П. Практикум по биохимии растений / Б.П. Плешаков. – М.: «Колос», 1976. –
256 с.
ECOLOGICAL ASSESSMENT OF URBAN ENVIRONMENT USING TREES AS
BIOINDICATORS
Simonova Z.A., Ivanova I.M., Lunkin S.U., Chemarkin D.A.
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia
simonovaza@yandex.ru, titovaivanova@mail.ru, slvkskod@yandex.ru, chedial@mail.ru
Trees can be used as living sensors of the ecological state of urban environment. They
have to adapt to the adverse effects by using physiological, biochemical, anatomical
and morphological alterations in their organisms. Registering and assessing these
changes give reliable characteristics of plant habitat conditions and show the state of
the urban environment. Fluctuating asymmetry of leaves Betula pendula and Populus
pyramidalis has been identified within the heterogeneous urban area. The quality of the
urban environment has been established in accordance with its values. It was shown
that Betula pendula and Populus piramidalis resist to negative urban environmental
conditions by activating peroxidase during the growing season. It is noted peroxidase
activity of B. pendula and P. piramidalis leaves increased near transport hub areas
and large chemical enterprises of Saratov. Reduction of enzyme activity in leaves
was observed in bedroom communities of city. Thus, peroxidase activity in plants
can be used as indicator of air pollution in a wide range of concentrations. This
allows to integrate zones with different levels of pollution. The quantitative content of
photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, the amount of chlorophyll a + b,
the sum of carotenoids) found in the leaves of Betula pendula and Populus pyramidalis.
High content of chlorophylls in the leaves of the trees was established at the beginning
of growth. The predominance of chlorophyll b was revealed at the end of growing season.
Pigment complex leaves of trees to use as a diagnostic characteristic environment of
Saratov.
Keywords: urban environment,
photosynthetic pigments
trees,
fluctuating
asymmetry,
peroxidase,
140
Индикация состояния окружающей среды
ХИМИЗМ ОСАДКОВ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Султанова Д.М., Чередниченко В.С.
Казахский Национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан
dilya131192@mail.ru, geliograf@mail.ru
В статье изучен химический состав осадков, выявлены особенности
пространственно-временного распределения тяжелых металлов в осадках
на территории Казахстана. Определены основные загрязняющие вещества и их
концентрации в осадках.
Ключевые слова: осадки, загрязнение, загрязняющие вещества, Казахстан, тяжелые металлы
Формирование химического состава атмосферных осадков происходит под влиянием различных факторов, среди которых, в первую очередь, содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Поступление веществ в атмосферу может иметь природный и антропогенный
характер. Зависимость между уровнем загрязнения и метеорологическими параметрами сложна
и неоднозначна и уровень концентраций определяется в основном комплексом параметров.
Целью данной работы являлось изучение
концентраций и пространственного распределения по территории Казахстана тяжёлых металлов
в осадках.
Казахстан расположен между 55°26‘ и
40°56‘ с.ш. и 45°26‘ и 87°18‘ в.д. Протяженность его
территории с запада на восток превышает 3000
км, с юга на север — 1700 км. Континентальность
и зональность климата Казахстана обуславливаются отдаленностью от океана, обширностью
территории и особенностями орографии.
Для анализа использованы данные наблюдений сорока метеорологических станций Казахстана, расположенных примерно равномерно по
территории, за пятилетний период. Суммарные
пробы осадков отбирались помесячно по единой
методике [1], химический анализ выполнялся согласно [2], где указаны также нормы ПДК для
химического состава осадков.
Микроэлементы или тяжёлые металлы занимают важное место среди веществ, загрязняющих воздушный бассейн городов. Большинство
из них относится к первому и второму классам
опасности. Они оказывают большое негативное
влияние на здоровье человека в целом. Особенно
опасными являются тяжелые металлы (свинец,
медь, мышьяк и кадмий). Большей частью это
выбросы местных промышленных производств
или результат трансграничного переноса.
На рисунке 1 представлена карта распределения средних многолетних концентраций свинца по всей территории Казахстана. В соответствии
с рисунком самые высокие концентрации свинца
имеют место над Центральным Казахстаном, с
максимумом в районе г. Балкаш и Жезказган,
более 10 мкг/л. Это область вытянулась от района
Костаная до центральных районов Республики
Казахстан далее до оз. Алаколь. Вторая область
высоких концентраций свинца охватывает хребет
Каратау. Эта область захватывает районы КзылОрды и юго-востока Казахстана. Максимальные
концентрации наблюдаются в районе г. Шымкент – 8,2 мкг/л. Третья область с малыми пространственными градиентами концентраций расположена над западом Казахстана и включает
районы Уральска, Актобе, Атырау и Актау. В этой
области просматриваются 2 максимума: в районе
Уральска – 4,2 мкг/л и Актау – 4,4 мкг/л.
Для всего северо-востока Казахстана от Семипалатинска до Кокшетау и несколько далее к
северо-западу характерны не высокие концентрации свинца, менее 2 мкг/л. Такие же низкие концентрации свинца в осадках имеют место вдоль
западных предгорий Урала и Мугалжар, включая
Арал.
Область высоких концентраций кадмия,
как и свинца, занимает значительную часть центрального Казахстана. Кроме того, она соединяется с областью высоких концентраций кадмия,
включая весь западный Казахстан (рисунок 2).
Самые высокие концентрации кадмия, более 1,5 ПДК имеют место несколько восточнее
Уральска, в районе Аксая, а также над Балкашом
– 2,6 ПДК. Вторая область повышенных концентраций ПДК вытянута из районов Актау к северовостоку на Аральское море. Максимум наблюдается в Актау и составляет 1,9 ПДК.
Северо-восточные районы Казахстана,
включая Караганду, характеризуются низкими
концентрациями кадмия, около 0,5 ПДК. Низкие
концентрации кадмия отмечаются также над
крайними восточными районами Казахстана,
а также в предгорьях всего юго-востока и юга
Казахстана. Относительно низкие концентрации
кадмия в осадках имеют место также в бассейне
р. Сырдарьи в среднем ее течении.
На рисунке 3 представлена карта распределения средних многолетних концентраций мышьяка по всей территории Казахстана.
Область высоких концентраций мышьяка
сравнительно ограничена, она включает часть Казахского мелкосопочника и г. Балкаш. Область
Труды четвертой международной конференции
Рисунок 1. Среднее содержание свинца в атмосферных осадках по территории Казахстана.
Рисунок 2. Среднее содержание кадмия в атмосферных осадках по территории Казахстана.
Рисунок 3. Среднее содержание мышьяка в атмосферных осадках по территории Казахстана.
141
142
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 4. Среднее содержание меди в атмосферных осадках по территории Казахстана.
вытянута в широтном направлении. В центре
этой области концентрации несколько превышают 20 мкг/л. Высокие концентрации мышьяка наблюдаются также на юге Казахстана, в Шымкенте
– 3,9 мкг/л. В районе Актау концентрации составляют 1,2 мкг/л. Севернее 500 широты, а также
над всем западным Казахстаном концентрации
мышьяка существенно меньше 1 мкг/л. В целом
можно сказать, что кроме южной части Казахского мелкосопочника и Шымкента концентрации
мышьяка не велики.
Область наибольших концентраций меди
в определенной мере повторяет область наибольших концентраций мышьяка (рисунок 4).
Область повышенных концентраций меди
это — южная часть Казахского мелкосопочника,
однако в эту область включаются районы Жезказгана и Тарбагатая. В центре данной области
концентрации меди составляют 25 мкг/л. К ней
примыкает область пониженных концентраций,
распространяющаяся к югу, юго-западу включая
район Актау. Над югом Казахстана концентрации
меди тоже относительно велики и превышают
15 мкг/л. Еще одна область повышенных концентраций расположена на севере Казахстана, в районе Костаная, более 18 мкг/л. На всей остальной
территории средние концентрации меди значительно ниже.
Выполненный анализ содержания тяжелых металлов в осадках показал, что только средние многолетние концентрации кадмия превышают ПДК на значительной территории Казахстана. Концентрации других микроэлементов существенно ниже ПДК. В тоже время межгодовая изменчивость концентраций значительна, например, средние концентрации кадмия в отдельные
годы могут превышать 4-6 ПДК в некоторых районах.
Пространственная изменчивость концентрации тяжелых металлов достаточно велика.
При анализе пространственного распределения
загрязняющих веществ над всей территорией Казахстана было обнаружено, что самый обширный район концентраций большинства элементов расположен над Центральным Казахстаном,
где расположены наши крупнейшие горнодобывающие и перерабатывающие предприятия в районах Джезказгана и Балхаша. Над другими районами обычно расположены зоны экстремумов
меньших размеров.
Анализ концентраций и пространственного распределения тяжёлых металлов по сезонам
года показал, что области экстремумов заметно
сдвигаются по преобладающему в тот или иной
сезон потоку, при котором преобладают осадки
в сезоне. Существенно изменяются и концентрации. Они минимальные весной для всех рассмотренных микроэлементов и максимальны в зимний период. Анализ концентраций тяжелых металлов в осадках показал, что они в значительной
мере зависят от количества выпавших осадков.
В пространственном распределении тяжелых металлов концентрации свинца, мышьяка и меди
формируют обширную область над центральными районами Республики, несколько сдвинутую
к востоку. При этом максимальные концентрации перечисленных микроэлементов составляют
10; 3; 12; 0 и 22, 0 мкг/л.
Для анализа экстремальных концентраций тяжелых металлов над отдельными пунктами необходимо использовать аэросиноптическую информацию для выявления источников
выбросов тяжелых металлов. Не исключено, что
высокие концентрации микроэлементов на некоторых метеостанциях, расположенных вне промышленных районов, обусловлены одним и тем
же направлением ветра при осадках и переносом
сюда загрязняющих веществ с соседних территорий.
Труды четвертой международной конференции
Полученные нами результаты хорошо согласуются с исследованиями [3-5] и др.
Список литературы
1. Методические указания по сбору и хранению
проб атмосферных осадков для химического
исследования №27. Л.: Гидрометеоиздат, 1960.
20с.
2. Методические указания по определению химического состава осадков. Справочник. М.:
РД 52.04.186-89, 1991. 90 с.
143
3. Петренчук О.П. Изменение состава осадков
в районе Свердловска в зависимости от метеорологических условий. // Труды ГГО, 1963.
С. 7-15.
4. Жумалипов А.Р. Распределение микроэлементов в атмосферных осадках над южным
Казахстаном // http://nakkr.org:81/jurnal/- Интернет — журнал НАК КР. Бишкек, 2011.
5. Чередниченко, В.С. О средних выпадениях
тяжелых металлов с атмосферными осадками// Серия естественных и технических наук,
Алматы, 2011. С. 130-134.
CHEMISTRY OF PRECIPITATION ON THE TERRITORY OF THE REPUBLIC OF
KAZAKHSTAN
Sultanova D.M., Cherednichenko V.S.
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan
dilya131192@mail.ru, geliograf@mail.ru
The paper studied the chemical composition of precipitation, the peculiarities of
spatial and temporal distribution of heavy metals in the sediments on the territory of
Kazakhstan. The main pollutants and their concentrations in the sediments.
Keywords: Precipitation, polution, polutants, Kazakhstan, heavy metals
144
Индикация состояния окружающей среды
ИНДИКАТОРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИНФУЗОРИЙ И САПРОБНОСТЬ
ОБСЛЕДОВАННЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Суппес Н.Е.
Тюменский государственный университет (филиал в г.Ишиме), Ишим, Россия
natalya-suppes@mail.ru
Ресничные инфузории обладают высокой чувствительностью к химическому составу воды, что делает их ценным индикаторами органического загрязнения. С
целью определения видового состава ресничных инфузорий, годовой и сезонной
динамики степени сапробности были предприняты исследования некоторых
водоемов юга Тюменской области (реки: Ишим, Карасулька, Мергенька, озера
Большое и Малое Яровское, Полковниково, Чертовое, Песчаное, Кабанье, Безрыбное, старица Ишимчик). Среди найденных видов инфузорий преобладают α- и
β– мезосапробные виды как в отдельно взятых водных объектах, так и по сезонам
года и по годам. Данные по сапробности хорошо согласуются с показателями видового биоразнообразия и устойчивости изучаемых протоценозов. Наблюдается
тенденция к снижению индексов видового разнообразия и устойчивости сообществ по мере нарастания органического загрязнения. Одновременно возрастает
доминирование в сообществе одного или немногих видов, по-видимому, способных к существованию в воде, насыщенной органическими веществами (альфамезосапробов и полисапробов. По сезонной динамике сапробности можно выделить 3 типа водоемов: - водоемы, имеющие постоянно высокие показатели
определенной зоны сапробности - водоемы, в которых происходит нарастание
альфамезосапробности от весны к середине лета, а затем спад к осени - водоемы в
которых происходит нарастание бетамезосапробности от весны к середине лета,
а затем спад к осени.
Ключевые слова: видовое разнообразие, ресничные инфузории, индикаторы,
сапробность, органическое загрязнение
Ресничные инфузории обладают высокой
чувствительностью к химическому составу воды,
что делает их ценным индикаторами органического загрязнения. С целью определения видового состава ресничных инфузорий, годовой и
сезонной динамики степени сапробности были
предприняты исследования некоторых водоемов
юга Тюменской области (реки: Ишим, Карасулька, Мергенька; озера: Большое и Малое Яровское,
Полковниково, Чертовое, Песчаное, Кабанье, Безрыбное; старица Ишимчик). Среди найденных
видов инфузорий в водоемах юга Тюменской области к олигосапробам относится 2 вида (6,1%), β–
мезосапробам – 8 видов (24,2%), к α-мезосапробам
– 10 видов (30,3%) и к полисапробам относится
3 вида (9,1%). Некоторые виды могут себя проявлять как представители двух зон сапробности: β–
α-мезосапробы – 4 вида (12,1%), α-β–мезосапробы
– 4 вида (12,1%) и α-полисапробы – 2 вида (6,1%).
Таким образом, среди инфузорий преобладают α- и β– мезосапробные виды. Преобладание
α- и β–мезосапробных видов наблюдается и в
отдельно взятых водных объектах как по сезонам
года, так и по годам. Примером является сезонная
и годовая динамики сапробности р. Ишим и оз. Б.
Яровское. Альфа- и бетамезосапробы в р. Ишим и
в оз. Б. Яровское имеют высокую численность и
встречаемость по сравнению с другими видами
инфузорий и указывают на сильный характер
загрязнения озера у берегов и в толще воды.
Проведенные исследования некоторых водоемов Казанского районов с целью определения степени сапробности вод с помощью
инфузорий-индикаторов установили следующее.
Обнаруженные виды инфузорий относятся к
следующим группам: альфа-мезасапроб, полисапроб и бета-мезасапроб, при этом доля альфамезосапробных и полисапробных видов преобладает в каждом водоеме.
Используя метод Пантле и Бука для оценки
качества вод были рассчитаны индексы сапробности, которые оказались в пределах от 2 до 4,
что свойственно для альфа-мезосапробной зоны
(оз. Полковниково, оз. Безрыбное, оз. Большое
Яровское, Малое Яровское, оз. Кабанье) и бетамезосапробной зоны (оз. Песчаное). По шкале разработанной Пантле и Буком, водоемы относятся к
категории умеренно и к водоемам сильно загрязненным органическим веществом с недостатком
кислорода.
Значительная
доля
видов
альфамезосапробов и полисапробов в видовом составе
этих водоемов может быть следствием двух
основных причин:
1) Хозяйственная деятельность человека
Труды четвертой международной конференции
(население проживает в непосредственной близости рек и озер)
2) Некоторые водоемы значительно обмелели за последние годы и наблюдается интенсивное их зарастание водной растительностью. Кроме того, часть проб была взята в осенний период,
когда многие гидрофиты уже отмирают и вода
насыщается органикой.
Анализ сапробности обследуемых участков старицы Ишимчик и озера Чертовое (Ишимский район) по индикаторной значимости и численности инфузорий показал, что все обследуемые участки, за исключением первой станции
в старице Ишимчик (у дороги) характеризуются
значительным органическим загрязнением и относятся к альфа-мезосапробной зоне. И только
участок старицы Ишимчик у дороги характеризуется самым низким индексом сапробности (2,3) и
может быть отнесён к бета-мезосапробной зоне.
Наиболее сходны по уровню насыщенности органическими веществами участок старицы Ишимчик в районе гаражного кооператива и обследованные участки озера Чертовое. Это согласуется
с их сходством по соотношению разных индикаторных групп простейших.
Полученные данные согласуются с результатами исследования ряда авторов по водоёмам
лесостепной зоны сопредельных территорий [1,
2]
Сопоставление результатов гидрозоологических и гидроботанических исследований позволяет предположить, что высокий уровень сапробности старицы Ишимчик может быть обусловлен не только аллохтонным органическим
загрязнением вследствие хозяйственной деятельности человека, но и автохтонным загрязнением
в результате обильного разрастания, а затем отмирания водной растительности, усиливающегося в связи с обмелением водоёма.
Высокий уровень насыщения органическими веществами воды озера Чертовое, вероятно,
обусловлен интенсивным аллохтонным загрязнением вследствие хозяйственной деятельности человека, поскольку из-за слабого развития водной
макрофитной растительности и бедности сообществ макробеспозвоночных животных поступление автохтонного органического вещества не
значительно.
Анализ сапробности обследуемых участков реки Ишим в пределах города по индикаторной значимости и численности простейших
показал, что первый и пятый участки характеризуются самыми низкими значениями индексов сапробности и по общепринятой классификации могут быть отнесены к бета-мезосапробной
зоне (зоне со слабым органическим загрязнением); 2,3,4 участки характеризуются более высокими индексами сапробности (от 2,6 до 3,2) и могут
быть отнесены к альфа-мезосапробной зоне (зоне
со значительным органическим загрязнением)
145
(табл. 2.). Самым высоким индексом сапробности
характеризуется участок водотока в районе городского пляжа. Следовательно, на этом участке
наблюдается наиболее высокий уровень насыщения воды органическими веществами.
Данные по сапробности хорошо согласуются с показателями видового биоразнообразия и
устойчивости изучаемых протоценозов. Наблюдается тенденция к снижению индексов видового
разнообразия и устойчивости сообществ по мере
нарастания органического загрязнения. Одновременно возрастает доминирование в сообществе
одного или немногих видов, по-видимому, способных к существованию в воде, насыщенной органическими веществами (альфа-мезосапробов и
полисапробов).
Полученные данные согласуются также с
результатами определения качества воды на сообществах макрозообентосных организмов. Более
низкие оценки качества воды по составу зообентоса по сравнению с протозойным зоопланктоном объясняются накоплением и более длительным пребыванием органических и токсических
веществ в грунте водоёма.
Анализ показателя сапробности участка водотока в районе городского пляжа в динамике
последних лет показал, что в период с 2004 по
настоящее время происходит постепенное увеличение уровня органического загрязнения и переход данного участка из бета-мезосапробной зоны,
в альфа-мезосапробную, с тяготением к полисапробности.. О возможном скором переходе данного участка водотока в полисапробную зону свидетельствует значимое увеличение доли альфамезосапробных, полисапробных видов и сокращение доли бета-мезосапробных видов простейших в протоценозе этого участка, а также снижение показателя упругой устойчивости экосистемы, характеризующего способность экосистемы
возвращаться в исходное состояние после снятия
на неё действия внешних сил (в данном случае
аллохтонного органического загрязнения).
Таким образом, большинство обследованных водоемов по видовому составу, встречаемости и численности доминирующих видов, относятся к β– и α–мезосапробным. По сезонной динамике сапробности можно выделить 3 типа водоемов: — водоемы, имеющие постоянно высокие
показатели определенной зоны сапробности; —
водоемы, в которых происходит нарастание альфамезосапробности от весны к середине лета, а
затем спад к осени; — водоемы в которых происходит нарастание бетамезосапробности от весны
к середине лета, а затем спад к осени. Эти закономерности проявляются по годам.
146
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Индекс сапробности исследованных участков водотока на старице Ишимчик и озере
Чертовое
Ишимчик
Индекс сапробности,
S
Зона
загрязнения
водоема по
сапробности
Оз.
Чертовое
Ст. № 1
Ст. № 2
Ст. № 3
Ст. № 4
Ст. № 5
2,3
2,7
2,8
2,8
3,1
3,0
β — мезосапробная
α — мезосапробная
α — мезосапробная
α — мезосапробная
α — мезосапробная
α — мезосапробная
Таблица 2. Сапробность участков водотока в местах отбора проб на реке Ишим
Индекс
сапробности,
S
Зона
загрязнения
водоема
по
сапробности
Ст. № 1
Ст. № 2
Ст. № 3
Ст. № 4
Ст. № 5
2,2
2,6
2,9
3,2
2,3
βαααβмезосапробная мезосапробная мезосапробная мезосапробная мезосапробная
Список литературы
1. Лихачев, С.Ф. Инфузории водоемов Омской
области [Текст]/ С.Ф. Лихачев- Омск, 1996.102с.
2. Трофимова, Л.В. Инфузории водоема озера
Первое г. Челябинска [Текст] / Л.В. Трофимова // Проблемы экологии и экологического
образования Уральского федерального округа: мат. Регион, науч.-практ. конф., 15-17 апреля 2008 г.- Челябинск: Издательство Челяб.
гос. пед. ун-та, 2008. -С. 266с.
Труды четвертой международной конференции
INDICATOR FEATURES OF CILIATES AND SUPRANOTE SURVEYED WATER
BODIES
Suppes N. E.
Tyumen state University (branch, Ishim), Ishim, Russia
natalya-suppes@mail.ru
Ciliated infusoria have a high sensitivity to the chemical composition of the water,
making them valuable indicators of organic pollution. To determine the species
composition of ciliated infusoria, annual and seasonal dynamics of the degree of
saprobity were undertaken studies on some water bodies of the South of the
Tyumen region (the river Ishim, Karasouli, Mergence, lakes: Big and Small Yarovskoe,
Polkovnikov, Fucking, sandy, wild Boar, Fishless, Staritsa Simcik). Found among species
of ciliates dominated by α - and β - mesosaprobic species both in individual water bodies
and seasons and years. Data saprobity in good agreement with the indices of species
biodiversity and sustainability of the studied Protazanov. There is a tendency of decline
in the species diversity and the sustainability of communities by increasing organic
pollution. At the same time increasing dominance in the community one or a few species
is likely to exist in water rich in organic matter (alpha-mesosaprobic and polysaprobic.
Seasonal dynamics saprobity we can distinguish 3 types of reservoirs: reservoirs, with
consistently high performance from a particular zone saprobity - reservoirs in which
there is a growth of alphatocopherol from spring to mid-summer, and then decline to
fall - reservoirs in which there is a growth of betamethasone from spring to mid-summer,
and then decline to fall.
Keywords: species diversity, ciliated infusoria, indicators, supranote, organic
pollution
147
148
Индикация состояния окружающей среды
ДИОКСИНЫ И ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ БИФЕНИЛЫ В ХВОЕ СОСНЫ
ОБЫКНОВЕННОЙ PINUS SYLVESTRIS L.
1
Хакимова А.А., 1 Амирова З.К., 1 Саитова Л.Р., 2 Кулагин А.А.
1
ГБУ РБ Башкирский республиканский научно-исследовательский
экологический центр, Уфа, Россия
2
Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы,
Уфа, Россия
ecocnt@ufanet.ru, kulagin-aa@mail.ru
В данной работе впервые использована сосна для индикации суперэкотоксикантов. В статье приведены результаты содержания диоксинов (ПХДД/Ф) и диоксиноподобных токсичныхполихлорированных диоксинов (ПХБ-ВОЗ) в хвое
различного возраста Pinus sylvestris L. в Уфимском промышленном центре.
Ключевые слова: сосна обыкновенная, стойкие органические загрязнители,
полихлорбифенилы, диоксины, индикация
Стойкие
органические
загрязнители
(СОЗ) — обладают токсичными свойствами,
проявляют устойчивость к разложению, характеризуются биоаккумуляцией, а также осаждаются
на большом расстоянии от источника их выброса,
накапливаясь в экосистемах суши и водных экосистемах [1].Основным источником поступления
стойких органических загрязнителей в окружающую среду на территории г. Уфы являлось
предприятие хлорорганического синтеза ОАО
«Уфахимпром». С 1954 года на Уфимском ПО
«Химпрома», производились хлорбензол, трихлорэтилен, 2,4,5-Т бутилэстер, хлорамины, 2,4диметиламиновая соль, 2,4-диметилнатриевая
соль, фенол и др. соединения [2].
Вследствие трансграничного переноса,
СОЗ попадают в экосистемы промышленного
региона, где происходит их трансформация и
накопление. В связи с этим одной из важных
задач является установление основных закономерностей их накопления, в биотических
компонентах окружающей среды.
В качестве биоиндикатора накоплением
СОЗ была выбрана сосна обыкновенная (Pinus
sylvestris L.), произрастающая на территории
Уфимского промышленного центра. При выполнении исследований за основу были использованы общепринятые методы [3].Хвоя древесных
пород основную часть загрязнений получает из
окружающего воздуха и дождевых вод, а не через
корневую систему, ствол и ветви. В 2011 г. были
отобраны пробы хвои сосны 1 и 2-го года растений с территории ОАО «Уфахимпром» и в контрольной точке, удаленной на расстоянии 25-30
км от завода. (рис. 1) Пробы хвои 100 г были высушены до постоянного веса и в них осуществляли определение содержания диоксинов ПХДД/Ф
и диоксиноподобных полихлорированных бифенилов ПХБ-ВОЗ c использованием хромато-массспектрометрии высокого разрешения [4, 5].
Математическая обработка полученных результатов: построение диаграмм, разработка карт
производились с помощью следующего программного обеспечения: Microsoft Excel 2010,
Microsoft Word 2010, 2GIS 2011.
Результаты определения диоксинов и токсичных ПХБ в пробах приведены в табл. 1.
Из таблицы 1 следует, что хвоя в промышленной зоне загрязнена диоксинами в 5-7 раз
больше, чем в контрольной точке. Это относится
к хвое, как первого, так и второго года. Уровень загрязнения ПХБ хвои отличается более чем в 2 раза
для двухлетней хвои, но практически сопоставим
для пробы однолетней хвои. Это может быть связано с большей летучестью изомеров ПХБ.
Оценка загрязнений растительности по известным методикам [3] приведены в табл. 2.
Из данной таблицы 2 следует, что вблизи предприятий у деревьев наблюдается снижение длины и массы хвои, появление точечных и
апикальных некрозов по сравнение с контролем.
По мере удаления от источника промышленного
загрязнения состояние деревьев лучше, длины
и массы хвои обладают показателями здоровых
деревьев.
На рис. 2 приведено распределение изомеров диоксинов, обнаруженных в пробах двухлетней хвои промышленной и контрольной точке.
Наиболее токсичные тетра- и пентаххлорированные изомеры полихлорированных диоксинов и фуранов являются последствиями процессов сжигания. Наличие высокохлорированных
изомеров отражает ситуацию долговременного
загрязнения территории вокруг г. Уфы – промышленного центра хлорной химии, многолетнего накопления токсикантов, неизбежно повышающих фоновые уровни [6].
Проведенный анализ позволяет сделать основной вывод о том, что результаты полевых наблюдений подтверждают возможность накопления поверхностью растений различных аэрозольных частиц природного или антропогенного происхождения при их осаждении из атмосферного
воздуха. В целом данные лабораторных исследо-
Труды четвертой международной конференции
149
Рисунок 1. Район исследования. Карта – схема расположения пробных площадей в насаждениях
сосны обыкновенной г. Уфы.
Таблица 1. ПХДД/ПХБ в хвое сосны обыкновенной, TEQ, пг/г сухого веса пробы.
TEQ, пг/г
ОАО «Уфахимпром»
1 год
4,27
2,12
ПХДД/ПХДФ
ПХБ
Демский район г. Уфы
2 год
4,63
3,53
1 год
0,57
2,04
2 год
1,15
1,63
Таблица 2. Данные обследования состояние хвои сосен.
Точки обследования
Класс повреждения
Класс усыхания хвои
Возраст хвои
ОАО «Уфахимпром»
Демский район г. Уфы
3
1
2-3
2
1-2
3
Рисунок 2. Изомеры ПХДД/Ф в пробах хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).
150
Индикация состояния окружающей среды
ваний, позволяют выполнить следующие обобщения результатов указанных исследований:
Результаты изомерспецифического анализа в хвое сосны на ОАО «Уфахимпром» показали,
что используемая методика обследования состояния хвои, и экспериментальная оценка уровни
загрязнений приводит к результатам, подтверждающим воздействие диоксинов и ПХБ на ассимилирующие органы сосны обыкновенной.
Список литературы
1. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях. Текст и приложения //
Программы Организации объединенных наций по окружающей среде (ЮНЕП). – Швейцария, Женева, 2001.-53 с.
2. Федоров Л.А. Диоксины как экологическая
опасность: ретроспектива и перспективы. –
М.: Наука, 1993. – 266 с.
3. АлексеевВ.А. Некоторые вопросы диагностики и классификации поврежденных загрязнением лесных экосистем // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. — Л.: Наука.
Ленинградское отделение, 1990.- С.38-51
4. Method USEPA 1613 B «Tetra-through OctaChlorinated Dioxins and Furans by Isotope
Dilution HRGC/HRMS». – 1994. — 77p.
5. Method USEPA 1668 B «Chlorinated Biphenyl
Congeners in water, soil, sediments, biosolids
and tissue by HRGC/HRMS». – 2008. – 128 p.
6. Амирова З.К. Диоксины в окружающей среде,
нагрузка на человека и иммунологические
аспекты воздействия диоксинов на фоновом
уровне и в когортных группах / Э.А.Круглов.
– Уфа: Реактив, 1998. – 115 с
DIOXINS AND PCB IN THE NEEDLES PINUS SYLVESTRIS L.
1
Khakimova A.A., 1 Amirova Z.K., 1 Saitova L.R., 2 Kulagin A.A.
1
Environmental Recearch & Protection Centre of Republic Baskortostan, Ufa, Russia
2
Bashkir State Pedgogical University, Ufa, Russia
ecocnt@ufanet.ru, kulagin-aa@mail.ru
In the given work Pinus sylvestris L. for indication superecotoxicnts for the first time is
used. The article provides the results the content of dioxins (PCDD / Fs) and dioxin-like
toxic polychlorinated dioxins (PCB-WHO) in the needles of different age Pinus sylvestris
L. industrial center in Ufa.
Keywords: pinus sylvestris L., persistent organic pollutants, polychlorinated
biphenyls, dioxins, indication
Труды четвертой международной конференции
151
ПРЕДСТАВИТЕЛИ СЕМЕЙСТВА СHENOPODIACEAE КАК ИНДИКАТОРЫ
ЗАСОЛЕННОСТИ ПОЧВЫ
Хасанова Р.Ф., Биктимерова Г.Я.
Институт региональных исследований Республики Башкортостан, Сибай,
Россия
rezeda78@mail.ru, gulnaz_bot@mail.ru
Изучено засоление почв под видами семейства Chenopodiaceae: Atriplex tatarica,
Halimione verrucifera, Kochia prostrata, Salicornia prostrata. Выявлена тесная взаимосвязь изученных растений со степенью засоления почв.
Ключевые слова: Chenopodiaceae, галофиты, солеустойчивость, засоление
почв
Засоленные почвы являются неотъемле- представлены следующие диагностические виды
мой частью почвенного покрова зоны сухих сте- класса и входящих в него синтаксонов: Salicornia
пей. Такие разновидности зональных подтипов prostrata, Suaeda corniculata.
черноземов обыкновенных и южных распростраКласс Festuco-Puccinellietea Soó ex Vicherek 1973
нены в степном Зауралье Республики Башкор- – внутриконтинентальные сухолуговые, степные
тостан. Солонцы и солончаки не образуют са- и полупустынные сообщества на засоленных и
мостоятельного фона и обычно представлены в солонцовых почвах Евразии. В исследованных
комплексе с черноземными почвами [2]. На та- сообществах представлены следующие диагноких почвах чаще всего встречаются растительные стические виды класса: Elytrigia repens, Festuca
сообщества, сложенные видами облигатных га- valesiaca, Limonium gmelinii, Plantago salsa.
Класс Рolygono-Artemisietea austriacae Mirkin
лофитов из семейства маревые (Chenopodiaceae) –
растений, приспособленных к жизни на солонча- et al. in Ishbirdin et al. 1988 – устойчивые к вытаптыванию и выпасу сообщества низкорослых
ках [1, 3].
Материал был собран в ходе экспедиции ксерофитных растений степной зоны. В исследона засоленных участках чернозема южного в ванных сообществах представлены следующие
2012 году. Для исследования почвенных образ- диагностические виды класса: Artemisia austriaca,
цов были выбраны площадки и отобраны про- Atriplex tatarica, Bassia sedoides, Ceratocarpus
бы под различными видами представителей се- arenarius, Eremopyrum triticeum, Festuca valesiaca,
мейства Chenopodiaceae: Atriplex tatarica, Halimione Lepidium ruderale, Polygonum aviculare.
Главным индикатором засоления являетverrucifera, Kochia prostrata, Salicornia prostrata. Для
характеристики эколого-фитоценотических усло- ся типичным галофит, довольно широко распровий произрастания изучаемых видов выполнены странённый на юге Зауральской степи, Salicornia
prostrata – однолетнее травянистое суккулентгеоботанические описания.
Образцы почв отбирали из слоя 0-30 см, ное растение, имеющее водозапасающую ткань
лабораторно-аналитические исследования прово- в стебле. Ассоциация Salicornia prostratae, (класс
дили в соответствии с принятыми в почвоведе- Thero-Salicornietea) произрастает по берегам рунии методами. Состав водорастворимых солей чьев и различных понижениях (рис. 1). Флористиопределяли согласно практикуму Л.В. Яковлева чески бедная ассоциация (среднее число видов
и А.В.Федотова [4]. Степень засоленности опре- на площадке – 5), в состав которого единично
деляли по величине сухого остатка почвы: неза- могут включаться такие галофитные виды, как
соленные — менее 0,3%; слабозасоленные — 0,3– Limonium gmelinii, Artemisia santonica, Puccinellia
0,5%; среднезасоленные — 0,5–1%; сильнозасолен- tenuissima, Artemisia nitrosa и др. Средняя высота
ные — 1–2%; очень сильно засоленные — более травостоя составляет 4 см, проективное покрытие
2%. Анализ химического состава исследуемых за- 30 – 90. По нашим исследованиям почвы под
соленных участков чернозема южного показал солеросом по содержанию сухого остатка (2,3%)
сульфатный тип засоления. Исследованные виды относятся к очень сильно засоленным.
Очень своеобразное солончаковое сообщепредставлены в сообществах следующих высших
ство формирует галофит Halimione verrucifera –
единиц [5]:
Класс Thero-Salicornietea (S.Pignatti 1953) Tx. низкий кустарничек 15-50 см высоты с распроIn Tx. et Oberd. 1958 – представляет собой пио- стёртыми деревянистыми многолетними побеганерные сообщества однолетних суккулентов на ми, образующими травянистые однолетние стебместообитаниях, подверженных периодическо- ли с овально-яйцевидными серовато-зелёными
му затоплению. В исследованных сообществах листьями. Является суккулентным видом. В сложении сообщества с доминированием Halimione
verrucifera (рис. 1) принимают виды классов
152
Индикация состояния окружающей среды
Рисунок 1. Растительные сообщества с участием представителей семейства Chenopodiaceae.
Festuco-Puccinellietea и Thero-Salicornietea. Они растут по мокрым и пухлым солончакам, солонцам,
часто большими зарослями. Сообщества маловидовые (среднее число видов на площадке – 8),
средней высотой травостоя 8 см и проективным
покрытием, меняющимся от 60 до 70%. В наших
исследованиях он произрастает на сильно засоленных почвах, сухой остаток составляет 1,3%.
Индикатором среднезасоленных почв выступает Kochia prostrata – является эуксерофитным, полиморфным, многолетним полукустарничком высотой 35-110 см. Пастбищный и кормовой вид. Способна произрастать на почвах самого
разного механического состава – от легких опесчаненых до тяжелых суглинистых, каменистых
и гипсованных, в том числе на солонцеватых
и тяжелых солонцово-солончаковых почвах, при
этом, не очень устойчива к засолению и засухе. В
наших исследованиях они произрастали на среднезасоленных почвах, сухой остаток составлял
0,55%. Сообщества с Kochia prostrata (рис. 1) входят
в класс Festuco-Puccinellietea, в их сложении также большую роль играют виды класса РolygonoArtemisietea austriacae. Среднее количество видов
– 16, средняя высота травостоя – 19 см, проективное покрытие в пределах от 50 до 90%.
К индикатору слабо засоленных почв можно отнести Atriplex tatarica – однолетний факультативный галофит, ксерофит, рудерал, космополит. Описанные растительные сообщества с доминированием Atriplex tatarica (рис. 1) представляют одну из последних стадий деградации степных пастбищ и в их сложении большую роль иг-
рают виды класса Рolygono-Artemisietea austriacae.
Среднее число видов на площадке – 11. Проективное покрытие травостоя 50-70%, средняя высота –
20 см. Исследование результатов состава водной
вытяжки почв под Atriplex tatarica L. доказывает
произрастание его на слабо засоленных почвах,
сухой остаток составляет 0,47%.
Таким образом, исследования солевого режима южных черноземов Зауралья Республики
Башкортостан, выявили тесную взаимосвязь растений – галофитов семейства Chenopodiaceae со
степенью засоления почв. Изученные растения
по градиенту солеустойчивости можно расположить в следующей последовательности: Salicornia
prostrata > Halimione verrucifera > Kochia prostrata >
Atriplex tatarica.
Список литературы
1. Рахманкулова З.Ф., Шуйская Е.В., Щербаков
А.В., Федяев В.В., Биктимерова Г.Я., Хафизова Р.Р., Усманов И.Ю. Содержание пролина
и флавоноидов в побегах галофитов, произрастающих на территории Южного Урала //
Физиология Растений. –№1. – Т. 62.– 2015. –
С. 79.
2. Хазиев Ф.Х. Экология почв Башкортостана /
Ф.Х.Хазиев. – Уфа: АН РБ, Гилем, 2012. – 312с.
3. Шуйская
Е.В.,
Рахманкулова
З.Ф.,
Биктимерова Г.Я., Щербаков А.В., Федяев
В.В., Суюндуков Я.Т., Усманов И.Ю. Экологофизиологический анализ представителей
сем. Chenopodiaceae на засоленных почвах
Труды четвертой международной конференции
Южного Урала // Растительные ресурсы. –Т.
50. –№ 4. – 2014. –С. 614-626.
4. Яковлева Л.В., Федотова А.В. Практикум по
химическому анализу почв: рабочая тетрадь
[Текст]/ Л.В. Яковлева, А.В.Федотова. — Астрахань: Издательский дом «Астраханский уни-
153
верситет», 2009.-37с.
5. Ямалов С.М., Мартыненко В.Б., Абрамова
Л.М., Голуб В.Б., Баишева Э.З., Баянов А.В.
Продромус растительных сообществ Республики Башкортостан. – Уфа: АН РБ, Гилем,
2012. – 100 c.
REPRESENTATIVES OF CHENOPODIACEAE FAMILY AS INDICATORS OF
SALINE SOILS
Khasanova R.F., Biktimerova G.Ya.
Institute of Regional Researches of the Republic of Bashkortostan, Sibay, Russia
rezeda78@mail.ru, gulnaz_bot@mail.ru
Research was conducted to studying of salinization of soils under four species of
Chenopodiaceae family: Atriplex tatarica, Halimione verrucifera, Kochia prostrata,
Salicornia prostrata. The close relationship between the studied plants and degree of
salinity of soils is shown.
Keywords: Chenopodiaceae, halophytes, salt-endurance, saline soils
154
Индикация состояния окружающей среды
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОИНДИКАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ НА ТЕРРИТОРИЮ БЕРЕГОВОГО
НГКМ
Широков М.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю.
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
kot102992@mail.ru, m_opekunova@mail.ru, stepa_k@fromru.com
В статье рассмотрено применение методов биоиндикации при осуществлении
геоэкологической оценки воздействия нефтегазодобычи на окружающую природную среду на территории Берегового нефтегазоконденсатного месторождения (Ямало-Ненецкий автономный округ). Определено содержание тяжелых
металлов Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pb, Ba, V в индикаторных видах растений (Cladonia alpestris, Cetraria islandica, Ledum decumbens, Vaccinium vitis-idaea,
Larix sibirica) и почвах. Дана оценка нарушенности почвенного и растительного покрова по флористическим и фитоценотическим индикаторным признакам.Показано, что на большей части территории Берегового нефтегазоконденсатного месторождения сохранились ПТК, функционирующие в природном
режиме.
Ключевые слова: биоиндикация, нефтегазовая промышленность, геоэкологический мониторинг, контроль содержания поллютантов, нарушенные территории
Проведение геоэкологических исследований с использованием биоиндикаторных признаков имеет большую практическую и научную значимость и является неотъемлемой частью работ при проведении экологического мониторинга в труднодоступных районах Севера.
Накопление различных поллютантов в растениях, изменение видового разнообразия и структуры фитоценозов отражает загрязнение почвенного покрова, поверхностных вод, атмосферного воздуха и, в целом, нарушение природнотерриториальных комплексов (ПТК) под влиянием техногенеза. Анализ химического состава системы почва-растение позволяет дать качественную и количественную оценку антропогенной
нагрузки и судить о масштабе негативных воздействий, оказываемых на окружающую среду
при нефтегазодобыче.
Геоэкологические исследования с применением биоиндикации осуществлялись в июлеавгусте 2013 и 2014 гг в рамках экологического мониторинга на территории Берегового нефтегазоконеденсатного месторождения (НГКМ). Лицензионный участок (ЛУ) Берегового НГКМ расположен на территории Пуровского района ЯмалоНенецкого автономного округа в 30 км к юговостоку от пос. Уренгой. Месторождение было
открыто в 1982 г, разработчиками являются ОАО
«Сибнефтегаз» и ЗАО «ГЕОТРАНСГАЗ». В число
основных задач мониторинга территории ЛУ входили: 1. контроль содержания загрязняющих веществ в почвах и растительности, 2. оценка нарушенности почвенного и растительного покровов,
изменения видового разнообразия и вульгаризации флоры.
Для решения первой задачи проводилось
сравнение концентраций поллютантов в природных средах с параметрами, полученными при
оценке исходного (фонового) состояния окружающей среды территории ЛУ, проведенной на
стадии ввода месторождения в эксплуатацию. С
этой целью использовались принятые в геохимии статистические приемы, адаптированные к
решению сформулированной выше задачи. Для
контроля состояния почвенного и растительного
покровов проводилось детальное геоэкологическое описание на станциях мониторинга и картографирование территории. Динамика нарушенности земель отслеживалась на основе сравнительного анализа карт нарушенных земель, составленных в разные годы. Для изучения закономерностей поглощения химических элементов растениями отбирались пробы дикорастущих видов. Особое внимание уделялось хорошо известным растениям-концентраторам доминантам тундровых сообществ, широко используемым в мониторинговых исследованиях (Арестова и др., 2006; Опекунов и др., 2012; Опекунова, 2013 и др.). Кроме того, большой интерес представляло изучение химического состава
мхов и лишайников. Содержание загрязняющих
веществ в их тканях зависит от времени воздействия, от концентрации поллютантов в атмосферном воздухе, от удаленности от источника
эмиссии, от степени увлажненности субстрата
и др. Для выявления особенностей накопления
полютантов разными видами на станциях мониторинга отбирались пробы дикорастущих растений: лишайники – Cladonia alpestris (L.) Rubh.,
Cetraria islandica (L.) Ach., кустарнички багульник
– Ledum decumbens (Ait.) Lodd.ex Steud., брусника
Труды четвертой международной конференции
Vaccinium vitis-idaea L., корка лиственницы Larix
sibirica Ledeb.
Точечная проба почв отбиралась из органогенного и иллювиального горизонтов. Отбор
точечных проб осуществлялся методом конверта
или по диагонали с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев
данного типа почвы. Пробы растений анализировались на содержание тяжелых металлов (ТМ:
Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pb, Cd, V, Ba), в пробах
почв определялось содержание ТМ, нефтяных углеводородов, бенз(а)пирена, хлоридов, сульфатов,
нитратов, общего азота, фосфатов, АПАВ, фенола
и его алкилпроизводных.
Анализ полученных данных и сравнение
их с литературным материалом и кларком растений показал, что изученные виды, в целом, характеризуются низким содержанием ТМ (табл.).
Из исследованных растений на территории Берегового НГКМ в 2013 г багульник выделяется
максимальной концентрацией Ba (74 мг/кг) и Cu
(3,6 мг/кг); наибольшее содержания Сo (0,6 мг/кг)
зафиксировано в лишайнике Cladonia alpestris. Содержания такого важного для растений металла
как Zn примерно одинаково по всем индикаторным видам и в 2-3 раза ниже кларка по В.В. Добровольскому (1998). В 2014 г в багульнике обнаружено максимальное содержание Mn (325 мг/кг), а
по всем остальным ТМ наибольшие содержания
отмечены в Cladonia alpestris, что, объясняется как
индивидуальными особенностями поглощения
ТМ данным видом, так и погодными условиями
конкретного года.
Расчет коэффициентов биологического поглощения (КБП) для растений Берегового месторождения показал, что интенсивность вовлечения ТМ в биологический круговорот невелика. Значение КБП больше единицы наблюдается
только для Mn и только у багульника и брусники
(рис). Максимальными значениями КБП Ni, Pb,
Cd, Cr, V характеризуются лишайники, что связано со способностью поглощать эти элементы как
из почв, так и их из атмосферного воздуха при
аэротехногенном загрязнении. Причем данный
показатель для Cladonia alpestris в 2014 г значительно больше по сравнению с предыдущим годом. Однако при достаточном обогащении почв
Mn и Ba КБП лишайника по этим элементам
невысок. Накопление Zn и Cu во всех изученных
видах примерно одинаково. Сравнительный анализ аккумуляции ТМ в Cladonia alpestris и Cetraria
islandica в различных ПТК вблизи объектов нефтегазодобычи показал, что оба лишайника обладают сходной способностью поглощения элементов. Они являются достоверными и надежными
биоиндикаторами экологического состояния, как
атмосферного воздуха, так и почвенного покрова.
При разведке и разработке любых месторождений углеводородного сырья во всех регио-
155
нах мира помимо химического загрязнения природных сред возникают также и механические нарушения почвенного и растительного покровов.
Они, зачастую представляются более актуальной
проблемой, нежели химическое загрязнение, тем
более для таких месторождений, как Береговое
НГКМ, которое еще находится на стадии геологоразведки и начальном этапе освоения.
Максимальный уровень нарушенности
ПТК наблюдается в районе производственной
площадки месторождения, где располагаются
основные объекты инфраструктуры промысла.
Локальные изменения ПТК наблюдаются также
вдоль основной автодороги с бетонным покрытием, в районе водозабора, большинства кустов
скважин и песчаных карьеров. Картографирование нарушенных участков Берегового НГКМ
показало, что на их долю приходится около 6,5%
от общей площади НГКМ.
Как правило, следствием значительных нарушений тундровых фитоценозов является формирование травянистых сообществ. Растительный покров на таких участках, наряду с общим
олуговением фитоценозов, носит ярко выраженный фрагментарный характер, обусловленный
степенью нарушенности почв, условиями увлажнения, дренирования и т.д. В целом, характерным признаком вторичных сообществ является
наличие злаков Calamagrostis holmii (Link)Trin.,
Deschampsia borealis (Trautv.) Roshev., Festuca rubra
L. и др. В слабодренированных ПТК к ним добавляются пушицы Eriophorum polystachyon L., E.
russeolum Fries., E. scheichzeri Hoppe и др.
Значительной перестройке подвергается
мохово-лишайниковый ярус. Увеличение разнообразия мхов, уменьшение доли зеленых мхов,
смена их политриховыми и печеночными мхами указывают на наличие внешнего воздействия.
Доминирование, например, Polytrichum commune
говорит о заболачивании территории, а увеличение обилия Polytrichum strictum – на наличие
механических воздействий. Смена кустистых лишайников (Cladonia alpestris, C. rangiferina, Cetraria
islandica, C. nivalis) на бокальчатые (Cladonia sp. sp.)
также говорит о наличии механического воздействия на ландшафт.
Таким образом, анализ химического состава индикаторных растений, видового разнообразия и структуры фитоценозов позволяет говорить
о наличии локальных участков антропогенного
нарушения в пределах ЛУ Берегового НГКМ. В
настоящее время на большей части территории
сохранились ПТК, функционирующие в природном режиме.
Список литературы
1. Арестова
И.Ю.,
Опекунова
М.Г.,
Опекунов А.Ю., Кукушкин С.Ю. Экологогеохимическая оценка состояния природной
156
Индикация состояния окружающей среды
Таблица 1. Среднее содержание ТМ в индикаторных видах растений Берегового месторождения,
мг/кг сухого вещества.
Название растения
n
Ba
Mn
Zn
Cu
Ni
Co
Pb
Cd
Cr
V
Fe
Cladonia alpestris, 2013
Ledum decumbens, 2013
Cetraria islandica, 2013
Vaccinium vitis-idaea, 2013
Cladonia alpestris, 2014
Ledum decumbens, 2014
Корка Larix sibirica, 2013
Почвы
Кларк по В.В. Добровольскому
22
30
12
8
15
18
15
50
22
74
13
н/о
н/о
н/о
н/о
497
—
36
555
47
234
58
325
169
301
205
11,5
15,7
17,3
19,3
13,7
11,2
14,5
31,4
30
1,2
3,6
1,3
2,6
1,6
2,6
1,7
8,8
8
1,3
0,8
1,4
0,4
1,2
0,5
0,6
12,2
2
0,47
0,03
0,36
0,03
0,68
0,02
н/о
5,4
0,05
1,8
0,4
1,3
<0,05
1,9
0,2
0,8
12
1,25
0,041
0,009
0,004
0,007
0,06
0,01
н/о
0,29
0,035
4,8
0,9
5,8
0,21
2,3
0,4
н/о
41
—
1,8
0,4
1,0
н/о
н/о
н/о
н/о
51,2
—
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
116
н/о
—
Рисунок 1. Биологические спектры значений КБП индикаторных видов растений Берегового месторождения (кларковые значения – по В.В. Добровольскому, 1998 и Р. Бруксу, 1986).
среды в районах нефтегазодобычи. Доклады
межд. научной конф. «Геохимия биосферы».
М. 2006. Смоленск: Ойкумена, 2006. С. 41-42.
2. Брукс Р.Р. Биологические методы поисков
полезных ископаемых: Пер. с англ. М.: Недра, 1986. 311 c.
3. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.,
1998. 413 с.
4. Опекунов А. Ю., Опекунова М. Г., Кукушкин
С. Ю., Ганул А. Г. Оценка экологического со-
стояния природной среды районов добычи
нефти и газа в Ямало-Ненецком автономном
округе // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2012.
Вып. 4. С. 87–101.
5. Опекунова М. Г. Диагностика техногенной
трансформации ландшафтов на основе биоиндикации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. геогр.наук.
СПб, 2013. 36 с.
Труды четвертой международной конференции
USING BIOINDICATION METHODS FOR ASSESING OF THE IMPACT OF OIL
AND GAS EXTRACTION ON THE TERRITORY OF BEREGOVOYE OIL AND GAS
FIELD
Shirokov M.Y., Opekunova M.G., Kukushkin S.Y.
Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
kot102992@mail.ru, m_opekunova@mail.ru, stepa_k@fromru.com
The article considers application of bioindication methods for implementation of
geoecological impact assessment of oil and gas production on the environment in the
territory of the Begegovoye oil and gas field (Yamal-Nenets Autonomous District). The
content of heavy metals Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pb, Ba, V was determined in
the indicator plant species (Cladonia alpestris, Cetraria islandica, Ledum decumbens,
Vaccinium vitis-idaea, Larix sibirica) and soils. The estimation of the disturbance of soil
and vegetation cover was given by the floristic and phytocenotic indicator features. It is
shown that in most parts of territory of the Beregovye oil and gas field natural territorial
complexes is remained and function in natural mode.
Keywords: bioindication, oil and gas factory, geoecological monitoring, control of the
content of pollutants, disturbed areas
157