ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ РОССИИ: ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И ПОЧВЫ НА ТЕРРИТОРИИ Г. РОДНИКИ

  • Anatoly M. Dunaev Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Igor V. Rumyantsev Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Irina B. Agapova Ивановский государственный университет
  • Vladimir I. Grinevich Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Konstantin N. Vergel Объединенный институт ядерных исследований
  • Svetlana F. Gundorina Объединенный институт ядерных исследований
Ключевые слова: качество воздуха и почвы, атмосферные выпадения, нейтронный активационный анализ, атомная абсорбционная спектроскопия, биомониторинг при помощи мхов, флуктуирующая асимметрия, факторный анализ

Аннотация

В г. Родники Ивановской области с использованием методов физико-химического анализа и биомониторинга была выполнена оценка качества атмосферного воздуха и почвенного покрова: проведен анализ образцов почвы и снега, биомониторинг образцов мха, определен показатель флуктуирующей асимметрии (ИФА) для листьев Березы повислой (Betula pendula Roth.). Содержание элементов в образцах мха, почвы и снега установлено при помощи нейтронно-активационного анализа (НАА) и атомно-абсорб-ционной спектрометрии (ААС). В общей сложности методом НАА было обнаружено
40 элементов (Na, Mg, Al, Cl, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Zr, Mo, Ag, In, Sb, I, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W). Pb, Cd и Cu определялись с использованием техники ААС. Для идентификации потенциальных источников загрязнения применялись описательная статистика и факторный анализ, реализованные в программных пакетах OriginPro 8 и SPSS 17.0. Чтобы оценить вклад поступления металлов в образцы мха от антропогенных источников, были рассчитаны коэффициенты обогащения (EF). Для того, чтобы выявить наиболее загрязненные участки и охарактеризовать основные источники эмиссии полютантов, были построены карты пространственного распределения изучаемых элементов. При создании ГИС-карт использовалось программное обеспечение QGIS. Комплексная оценка качества воздуха и почвы в г. Родники и его окрестностях показала приемлемый уровень загрязнения. Установлено, что основным источником загрязнения является машиностроительный завод, расположенный в северной части населенного пункта. Именно этот завод является источником загрязнения почвы Zn, As, Fe и Co. Значения ИФА успешно подтверждают полученные данные. Выявлено, что загрязнение почвы оказывает большее влияние на ИФА, чем загрязнение атмосферы. Предложены меры по охране природы.

Литература

The International Cooperative Programme on Effects of Air Pollution on Natural Vegetation and Crops. http://icpvegeta-tion.ceh.ac.uk/.

Harmens H., Norris D., Sharps K., Mills G., Frontasyeva M.V., Steinnes E., Zechmeister H. Heavy metal and nitrogen concentrations in mosses are declining across Europe whilst some “hotspots” remain in 2010. Environ. Pollut. 2015. V. 200. P. 93-104. DOI: 10.1016/j.envpol.2015.01.036.

Berg T., Aas W, Pacyna J, Uggerud H.T, Vadset M. Atmospheric trace element concentrations at Norwegian background sites during 25 years and its relation to European emissions. Atmos. Environ. 2008. 42. P. 7494–501.

Steinnes E., Berg T., Uggerud H.T. Three decades of at-mospheric metal deposition in Norway as evident from analysis of moss samples. Sci. Total Environ. 2011. V. 412–413. P. 351–358. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.09.086.

Adoli F.K.L. Lalah J.O., Okoth A.O. Analysis of Moss and Topsoil to Monitor Metal Emissions from a Pulp and Paper Mill in Western Kenya. Bull. Environ. Contamin. Toxic. 2011. V.86. P. 137–143. DOI: 10.1007/s00128-010-0163-1.

Aninic M., Tomasevich M., Tasic M., Rajsic S., Popovic A., Frontasyeva M.V., Lierhagen S., Steinnes E. Monitor-ing of trace element atmospheric deposition using dry and wet moss bags: Accumulation capacity versus exposure time. J. Hazard. Mat. 2009. V. 171. P. 182–188. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.05.112.

Viet H.N., Frontasyeva M. V., Trinh Thi T. M., Gilbert D., Bernard N. Atmospheric heavy metal deposition in Northern Vietnam: Hanoi and Thainguyen case study using the moss biomonitoring technique, INAA and AAS. Envi-ron. Sci. Pollut. Res. 2010. V. 17. P. 1045–1052. DOI: 10.1007/s11356-009-0258-6.

Samecka-Cymerman A., Kolon K., Kempers A.J., Jan-sen J., Boonen B. Bioaccumulation of Elements in Bryo-phyte from Serra da Estrela, Portugal, and Veluwezoom, the Netherlands. Environ. Sci. Pollut. Res. 2005. V. 12. N 2. P.7 1 – 79. DOI: 10.1065/espr2004.10.219.

Gapeeva M.V., Dolotov A.V., Chemeris E.V. Prospects of Using Mosses (Fontinalis antipyretica Hedw. and Pylaisia polyantha (Hedw.) Bruch et al.) as Indicators of Environmental Contamination with Heavy Metals. Russ. J. Ecology. 2010.

V. 41. N 1. P. 28–31. DOI: 10.1134/S1067413610010054.

Harmens H., Norris D., Mills G. Heavy metals and nitro-gen in mosses: spatial patterns in 2010/2011 and long-term temporal trends in Europe. Bangor, UK: ICP Vegetation Programme Coordination Centre. 2013. 65 p.

Franiel I. Fluctuating asymmetry of Betula pendula Roth leaves - an index of environment quality. Biodiv. Res. Conserv. 2008. V. 9. N 10. P. 7-10.

Frontasyeva M.V., Harmens H. Monitoring of atmospheric deposition of heavy metals, nitrogen and POPs in Europe using bryophytes. Monitoring manual. Bangor, UK: ICP Vegetation Programme Coordination Centre. 2015. 26 p.

Palmer A.R., Strobeck C. Fluctuating Asymmetry Anal-yses Revisited In: Developmental Instability (DI): Causes and Consequences. Oxford University Press. 2003. 77 p.

Kryazheva N.G., Chistyakova E.K., Zakharov V.M. Analysis of developmental stability of Betula pendula under conditions of chemical pollution. Ekologiya. 1996. V. 27. N 6. P. 441-444 (in Russian).

Methodological recommendation for the environmental quality assessment by the living organisms status (assess-ment of the living organisms development stability by mor-phological structure asymmetry level) № 460-r. Approved 16.10.2003. 24 p. (in Russian).

Kłos A., Rajfur M., Wacławek M. Application of enrichment factor (EF) to the interpretation of results from the biomonitoring studies. Ecolog. Chem. Eng. S. 2011. V. 18. N 2. P. 171-183.

Freitas M.C., Pacheco A.M.G., Baptista M.S., Dionísio I., Vasconcelos M.T.S.D., Cabral J.P. Response of exposed detached lichens to atmospheric elemental deposition. Ecol. Chem. Eng. 2007. V. 14. N 7. P. 631-644.

Chiarenzelli J.R., Aspler L.B., Dunn C., Cousens B., Ozarko D.L., Powis K.B. Multi-element and rare earth el-ement composition of lichens, mosses, and vascular plants from the Central Barrenlands, Nunavut, Canada. Appl. Geochem. 2001. V. 16. N 2. P. 245-270. DOI: 10.1016/S0883-2927(00)00027-5.

Manual on heavy metal determination in soils and agricultural products. CUAAS. 1992. 62 p. (in Russian).

Sanitary standard GN 2.1.7.2041-06. Maximum permissible concentration (MPC) of chemicals in soils. № 7470. Ap-proved 01.04.2006. 15 p. (in Russian).

Sanitary standard GN 2.1.7.2042-06. Tentatively permissible concentration (TPC) of chemicals in soils. № 7456. Ap-proved 01.04.2006. 27 p. (in Russian).

Urazmetov I.A., Smirnova E.V. Ecological State of Water and Soil of Natural-Anthropogenic Landscapes in the Oil-Producing Regions. Mediter. J. Soc. Sci. 2014. V. 5. N 18. P. 367-372. DOI: 10.5901/mjss.2014.v5n18p367.

Опубликован
2018-08-21
Раздел
Экологические проблемы химии и химической технологии

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)