Экология/6. Экологический мониторинг

Красногорская Н.Н.¹, Сулейманова Р.Р.¹, Клеттер Е.А.¹, Байзигитова Р.Р.¹, Шайдуллина Г.Ф.², Григорьева М.Ф. ²

¹ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа, Российская Федерация

²Управление Государственного аналитического контроля Министерства природных ресурсов Республики Башкортостан

Лихеноиндикационные исследования качества атмосферного воздуха города Стерлитамак Республики Башкортостан

В настоящее время загрязнение атмосферного воздуха является одним из основных последствий негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Оценка качества среды, насыщенной разнообразными источниками загрязнения атмосферы, имеет важнейшее значение. Лишайники широко используются как биоиндикаторы в экологическом мониторинге, что связано с их высокой чувствительностью, обусловленной специфическим морфологическим строением и физиологическими свойствами.

Изучены видовой состав, морфологические изменения талломов, определено содержание тяжелых металлов в лишайниках, произрастающих на территории г.Стерлитамак, который является вторым после Уфы по численности населения и индустриальной мощи городом Башкортостана. На территории города работают крупные предприятия химического, нефтехимического, энергетического комплексов. Уровень загрязнения воздуха характеризуется как очень высокий [1].

Исследованы образцы, собранные с 6 контрольных точек, приуроченных к различным зонам: промзона; центр города; окраина города, на удалении от промзоны. В ходе проведенных исследований по изучению видового состава в городе описано и определено 20 видов лишайников. Ведущими семействами в лихенофлоре города являются: Physciaceae (8 видов или 40%), Teloshistaceae (3 вида, 15%) и Parmeliaeae (3 вида, 15%), которые представлены 12 родами. Наиболее многочисленными по количеству видов являются роды: Physcia (4 вида); Xanthoria (3 вида) и Physconia (3 вида). Выявленные виды лишайников представлены 2 жизненными формами: листоватой и накипной. Из 20 видов листоватым талломом обладают 15 видов (75% от общего числа видов), накипной таллом имеет 5 видов, что составляет всего 15%. На исследуемой территории выделен основной видовой состав лишайников, типичный для всех урбоэкосистем. К числу таких видов относятся Physcia dubia, Physcia stellaris, Parmelia sulcata, Xanthoria parietina, Phaeophyscia nigricans. Наличие данных видов говорит о значительном антропогенном воздействии на лихенобиоту.

Для наблюдения за морфологическими изменениями и определения содержания тяжелых металлов выбраны лишайники вида Parmelia sulcata, поскольку вид относительно устойчив к загрязнению и удобен для сбора.

Морфологические изменения талломов лишайников исследовались с помощью теории фракталов, поскольку лишайники представляют собой природные фрактальные объекты. Расчет фрактальной размерности (индексов структуры) изображений лишайников производился с помощью специальной программы от центра фрактального кластера к периферии. Для лишайников вида Parmelia sulcata характерно увеличение значения индекса структуры талломов при воздействии загрязняющих веществ [2]. Результаты расчета индексов структуры показали зависимость морфологических состояний таллома лишайников от района, в котором они были собраны. Значение индекса структуры талломов лишайников, собранных в северной части города составляет 1,678; эта зона наиболее подвержена загрязнению атмосферного воздуха от выбросов промышленного комплекса Каустик-Каучук. Чуть меньше это значение для лишайников, собранных в промзоне в районе химзаводского кольца – 1,589. Значения индексов структуры талломов лишайников, собранных в черте города, составили 1,540 и 1,514 соответственно, что не намного ниже, по сравнению со значениями, полученными для промзоны. Это означает значительную подверженность территории города атмосферному загрязнению. Наиболее благоприятной зоной по состоянию атмосферного воздуха в черте города можно считать территорию санатория «Белая береза», здесь значение индекса структуры талломов равно 1,336. Индекс структуры талломов лишайников, собранных на окраине города составляет 1,164.

На рассматриваемой территории наблюдается напряженная ситуация с загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами [3], поэтому в талломах лишайников определено их содержание (рисунок 1).

Рисунок – 1. Содержание тяжелых металлов в лишайниках Parmelia Sulcata

Самые высокие концентрации отмечены по железу, что возможно, связано с высоким природным фоном по данному элементу. Его содержание в талломах лишайников, собранных в промзоне (3513 мг/кг) в 7 раз, а в лишайниках, собранных в черте города (2548 мг/кг) в 5 раз выше значения для окраины города (482 мг/кг). Отмечается относительно высокое содержание Zn (от 103 до 180 мг/кг) и Mn (от 38 мг/кг на окраине до 114 мг/кг в промзоне), на основании чего можно сделать вывод о том, что воздух наиболее загрязнен этими металлами. На исследуемой территории наблюдается геохимическая аномалия по содержанию Zn, Cu, Pb [3], что может объяснить высокое содержание цинка в лишайниках, произрастающих на окраине города, а также концентрацию свинца на окраине (46 мг/кг), которая даже превышает значение в промзоне (33 мг/кг). В целом наблюдается возрастание значения содержания металлов по мере приближения от окраины города к промышленной зоне. Внушительные значения содержания в промзоне хрома (54 мг/кг), вероятно, можно связать с деятельностью ЗАО «Каучук», одно из цехов которого производит хромсодержащий катализатор ИМ-2201. В талломах также обнаружена ртуть (от 0,08 до 0,144 мг/кг), что может быть следствием испарения ртути при использовании метода электролиза с жидким ртутным катодом на ЗАО «Каустик». Если учесть, что принято считать содержание ртути в растениях 0,04 мг/кг соответствующим максимальному загрязнению, то полученные для лишайников значения достаточно велики.

Таким образом, атмосферный воздух города Стерлитамак подвержен значительному антропогенному воздействию, о чем свидетельствуют небогатый видовой состав лихенобиоты (20 видов), представленность лихенофлоры в основном толерантными к загрязнению видами, морфология талломов отдельных лишайников (в черте города индекс структуры талломов на 0,5 отн.ед. больше, чем на окраине города), а также значительным содержанием тяжелых металлов в талломах лишайников.

Литература:

1) Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды республики Башкортостан в 2010 году». – Уфа, 2011.

2) Миннуллина Г. Р. Совершенствование методов лихеноиндикации для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированной территории. Автореф. дис. канд. биол. наук. – Уфа. – 2006.

3) Даукаев Р.А. Комплексная гигиеническая оценка загрязнения тяжелыми металлами техногенных территорий Республики Башкортостан. Автореф. дис. канд. биол. наук. – Москва. – 2010.