Особливості біогенної міграції марганцю, заліза, нікелю, міді, цинку і свинцю у білоакацієвих (Robinia pseudoacacia L.) культурбіогеоценозах степового Придніпров’я - Автореферат

Мета даного дослідження полягає у виявленні особливостей біогенної міграції марганцю, заліза, нікелю, міді, цинку і свинцю у білоакацієвих культурбіогеоценозах під впливом антропогенної діяльності на прикладі міста Дніпропетровська і сільської місцевості Дніпропетровської області. Відповідно до поставленої мети в роботі передбачалося вирішення таких завдань: Розробити теоретичні і прикладні підходи до оцінки локальної річної біогенної міграції важких металів у цілому та ії окремих ланок і використати їх у дослідженнях білоакацієвих культурбіогеоценозів міста Дніпропетровська й сільської місцевості Дніпропетровської області. Зробити узагальнену оцінку інтенсивності біогенної міграції досліджених металів у білоакацієвих культурбіогеоценозах міста Дніпропетровська й сільської місцевості Дніпропетровської області. Виявити зміни в біогенній міграції важких металів у білоакацієвих культурбіогеоценозах міста Дніпропетровська в порівнянні з еталонним білоакацієвим культурбіогеоценозом сільської місцевості Дніпропетровської області. На основі розроблених теоретичних підходів вперше проведено натурні дослідження біогенної міграції марганцю, заліза, нікелю, міді, цинку і свинцю у культурбіогеоценозах степового Придніпровя, які сформовані видом-едифікатором білою акацією в місті Дніпропетровську і сільській місцевості Дніпропетровської області.Запропоновано оригінальні теоретичні підходи до вивчення процесів біогенної міграції елементів: представлено загальні схеми річного потоку біогенної міграції важких металів. Такий підхід дозволив нам розрахувати запаси досліджених хімічних елементів, які беруть участь у річній біогенній міграції в білоакацієвих культурбіогеоценозах, що розташовані в місті Дніпропетровськ і в сільській місцевості Дніпропетровської області, а також виявити принципову різницю у біогенній міграції важких металів в умовах різного ступеня впливу антропогенної діяльності. Збільшення виходу важких металів з біогенної міграції у місті здійснюється за рахунок видалення опаду і підстилки з території біогеоценозів. Ця система показників дозволила вперше провести кількісну оцінку і порівняльний аналіз річної біогенної міграції, а удосконалення теоретичних підходів до вивчення біогенної міграції елементів дозволило вперше розрахувати загальну кількість кожного хімічного елемента у біогеоценозі шляхом підсумовування запасу цього елемента, що одночасно знаходиться в ґрунті, органах дерев білої акації, опаді, підстилці й атмосфері для досліджуваних білоакацієвих культур біогеоценозів у місті Дніпропетровську та у сільських районах Дніпропетровської області. Дніпропетровська і сільської місцевості Дніпропетровської області кількісно визначені основні показники, що характеризують: процеси синтезу (біологічна продуктивність дерев, а саме, біомаса приросту надземної частини, чистої продукції); нагромадження (біомаса надземної частини дерев білої акації та її структурних частин - листя, ауксибластів, плодів, гілок, кори, деревини; біомаса коренів); розпад (маса мертвої органомінеральної речовини, а саме: річного опаду й підстилки).Удосконалено комплексну екологічну систему кількісних показників оцінки річної біогенної міграції хімічних елементів додатковими статичними і динамічними показниками для виявлення особливостей (динаміки) у біогенній міграції важких металів. В умовах сільської місцевості більшість запасу нікелю, міді, цинку і свинцю зосереджено в підстилці, тоді як у промисловому місті основна кількість запасу цих металів від усієї їхньої сукупності в білій акації і органомінеральній речовині досліджуваних білоакацієвих біогеоценозах акумулюється в деревині, корі і гілках білої акації. Для кожного з шести металів усіх досліджуваних міських культурбіогеоценозів характерним є негативне сальдо балансу, а позитивне сальдо для досліджуваних металів було отримане тільки в культурбіогеоценозах сільської місцевості. При розрахунку загального балансу сукупної міграції всіх досліджуваних важких металів для всіх досліджуваних культурбіогеоценозів міста витратна частина балансу була більша, ніж при надходженні, а для біогеоценозів сільської місцевості надходження перевищувало витрати. Час і швидкість асиміляції в міських насадженнях збільшується, (для марганцю та заліза час асиміляції, навпаки, скорочується), а інтенсивність залучення і повернення металів зменшується у порівнянні з контрольним, Час повного повернення металів до процесу міграції у місті більший, а швидкість та інтенсивність менші.

. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Удосконалено комплексну екологічну систему кількісних показників оцінки річної біогенної міграції хімічних елементів додатковими статичними і динамічними показниками для виявлення особливостей (динаміки) у біогенній міграції важких металів.

2. Кількісні показники біологічної продуктивності, маси мертвої органомінеральної речовини в досліджуваних білоакацієвих культурбіогеоценозах в умовах міста нижчі в порівнянні з показниками, які отримані в умовах з меншим техногенним навантаженням.

3. Зміст та запаси металів в органах білої акації, мертвій органомінеральній речовині та ґрунтах міських культурбіогеоценозів значно вищі, ніж в умовах сільської місцевості. Частка досліджених хімічних елементів, що виноситься поверхневим стоком з території міських насаджень, також більша, ніж з території контрольного біогеоценозу.

4. В умовах сільської місцевості більшість запасу нікелю, міді, цинку і свинцю зосереджено в підстилці, тоді як у промисловому місті основна кількість запасу цих металів від усієї їхньої сукупності в білій акації і органомінеральній речовині досліджуваних білоакацієвих біогеоценозах акумулюється в деревині, корі і гілках білої акації.

5. Для кожного з шести металів усіх досліджуваних міських культурбіогеоценозів характерним є негативне сальдо балансу, а позитивне сальдо для досліджуваних металів було отримане тільки в культурбіогеоценозах сільської місцевості. При розрахунку загального балансу сукупної міграції всіх досліджуваних важких металів для всіх досліджуваних культурбіогеоценозів міста витратна частина балансу була більша, ніж при надходженні, а для біогеоценозів сільської місцевості надходження перевищувало витрати. Найбільш збалансованим виявився сукупний процес міграції важких металів у біогеоценозах сільської місцевості.

6. Ємність біогенної міграції металів в умовах більшого впливу антропогенної діяльності зростає. Виявлено, що резервна кількість таких техногенних металів, як нікель, мідь, цинк і свинець, під впливом більшого антропогенного навантаження в середньому в 2 рази вища, ніж у контрольному біогеоценозі. Визначено, що в білоакацієвих культурбіогеоценозах міста величина обмінного фонду елемента (для марганцю, заліза і цинку) більша, ніж у контрольному насадженні, а для нікелю, міді і свинцю - менша.

7. Антропогенна діяльність призводить до зміни швидкості, інтенсивності і часу двох основних процесів - залучення та повернення металу в процес міграції. Час і швидкість асиміляції в міських насадженнях збільшується, (для марганцю та заліза час асиміляції, навпаки, скорочується), а інтенсивність залучення і повернення металів зменшується у порівнянні з контрольним, Час повного повернення металів до процесу міграції у місті більший, а швидкість та інтенсивність менші. Швидкість та інтенсивність виведення елементів з процесу біогенної міграції йде швидше (час виведення - скорочується) в місті, ніж за еталоном.

8. Вперше оцінено на основі отриманих кількісних показників локальну річну біогенну міграцію важких металів у культурбіогеоценозах виду-едифікатора і виявлено ступінь змін у біогенній міграції, що відбувається на території з більш інтенсивним техногенним навантаженням (у місті Дніпропетровську) у порівнянні з ділянками, де умови наближені до природних (у сільській місцевості Дніпропетровської області). Вплив антропогенних факторів призводить до значних змін у показниках біогенної міграції марганцю, заліза, нікелю, міді, цинку й свинцю в білоакацієвих культурбіогеоценозах.

9. Результати дисертаційної роботи спрямовані на удосконалення досліджень біогенної міграції важких металів і рекомендовані для використання під час проведення моніторингу біогеоценозів з іншими видами-едифікаторами, а конкретні дані - у процесі розробки планів соціально-економічного розвитку регіонів, для створення й удосконалення, міської системи екомоніторингу та розвитку регіональної комплексної системи екологічного моніторингу.

Статі у наукових фахових виданнях України

Environmental impact assessment for Dnepropetrovsk region / N.P. Gritsan, A.P. Babiy, L.B. Anisimova, V.V. Fedotov, N.V. Shpak // Екологія та ноосферологія. - 1999. - Т.8, №4. - С. 158 - 171. (Авторові належить збір матеріалу і його опрацювання, проведення експерименту)

“Effects of human activities on black soils (chernozem)” / N.P. Gritsan, A.P. Babiy, L.B. Anisimova, V.V. Fedotov, N.V. Shpak // Екологія та ноосферологія. - 2000. - Т.9, №1-2. - С. 43 - 54. (Авторові належить збір частини фактичного матеріалу і його опрацювання, проведення експерименту).

Анисимова Л.Б. Активность пероксидазы почв в лабораторных и природных условиях // Вісник Дніпропетровського ун-ту. Біологія. Екологія. - 2000. - Т. 2, вип. 8. - С. 124 - 127.

Relationships between emission and concentrations of atmospheric pollutants / N.V. Shpak, A.P. Babiy, V.V. Fedotov, L.B. Anisimova, N.P. Gritsan // Екологія та ноосферологія. - 2001. - Т.10, № 1-2. - С. 91 - 98. (Авторові належить збір частини фактичного матеріалу і співавторство у висновках).

Gritsan N.P., Babiy A.P., Anisimova L.B. Soil functions in biological circles of heavy metals // Грунтознавство. - 2002. - Т. 2, № 1-2. - С. 72 - 81. (Авторові належить збір фактичного матеріалу, проведення експерименту і співавторство у висновках).

Статі в інших наукових виданнях

Анисимова Л.Б. Особенности выращивания сельскохозяйственной продукции на техногенных территориях // Природа людини і динаміка соціально-економічних процесів: Зб. статей. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 1998. - Вип. 1. - С. 282-287.

Грицан Н.П., Анісімова Л.Б., Бабій А.П. Екологічні аспекти оцінки стану земельних ресурсів Дніпропетровської області // Екологія і природокористування: Зб. наук. праць. - №2. - Дніпропетровськ, 1999. - С. 50-57. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання).

Анісімова Л.Б. Основи формування екологічного світогляду. Філософія, культура, життя // Міжвузівський збірник наукових праць. - Дніпропетровськ: Дніпропетровський фінансово-економічний інститут, 2002. - Вип. 19. - С. 24-34.

Kharytonov M., Grytsan N., Anisimova L. Environmental Problems connected with air pollution in the industrial regions of Ukraine / I. Barnes (ed.), Global Atmospheric Change and its Impact on Regional Air Quality, Kluwer Academic Publishers. - 2002. - P.215-222. (Авторові належить збір частини фактичного матеріалу і його опрацювання та співавторство у формулюванні висновків).

Анісімова Л.Б. Обґрунтування заходів щодо охорони, раціонального використання і збереження всіх лісів і озеленення деградованих районів // Методичні вказівки з розробки регіональних стратегій сталого розвитку / А.Г. Шапар, М.А. Ємець, П.І. Копач, С.З. Поліщук, О.К. Тяпкін, В.Б. Хазан; За наук. ред. А.Г. Шапара. - Дніпропетровськ: Монолит, 2003. - С. 58-59. (Авторові належить збір фактичного матеріалу відповідного розділу, його опрацювання та співавторство у формулюванні висновків).

Тези доповідей

Анисимова Л.Б., Копач П.И., Редько Е.С. Особенности выращивания сельскохозяйственных культур на загрязненных территориях // Безпека життєдіяльності населення: проблеми та шляхи їх розв?язання: Матеріали І регіональної науково-практичної конференції // Екологія і природокористування: Зб. наук. праць. - Дніпропетровськ, 1998. - №1. - С. 125-126. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання, формулювання висновків).

Анісімова Л.Б., Грицан Н.П. Геохімічні особливості ґрунтів міських ландшафтів степового Придніпров?я // Проблеми раціонального використання, охорони і відтворення природно-ресурсного потенціалу України: Тези доповідей Другої всеукраїнської науково-методичної конференції. - Чернівці: Рута, 2000. - С. 85-87. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання).

Анисимова Л.Б., Грицан Н.П. Экологическое состояние городских педоценозов в условиях загрязненной атмосферы // Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов: Сборник трудов VIII международной научно-технической конференции. - Харьков, 2000. - С. 91-97. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання, формулювання висновків).

Anisimova L.B., Gritsan N.P., Fedotov V.V. Changes in biogeochemical circles of trase elements in urban biogeocehosises // Екологія кризових регіонів України: Тези доповідей міжнародної конференції. - Дніпропетровськ, 2001. - С. 134-136. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання).

Gritsan N.P., Fedotov V.V., Anisimova L.B. Accumulation of heavy metals in plants and their phytotoxic effects // Екологія кризових регіонів України: Тези доповідей міжнародної конференції. - Дніпропетровськ, 2001. - С. 139-141. (Авторові належить збір фактичного матеріалу, його опрацювання і співавторство у висновках).

Анисимова Л.Б. Биомасса и биологическая продуктивность - основа устойчивости биогеоценозов // Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки: Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Дніпропетровськ, 2001. - С. 124-125.

Грицан Н.П., Анисимова Л.Б. Биогеохимический круговорот элементов как условие устойчивого развития биосферы // Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки: Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Дніпропетровськ, 2001. - С. 54-56. (Авторові належить збір фактичного матеріалу і його опрацювання).

Анісімова Л.Б. Особливості обмінних процесів біологічного кругообігу важких металів у техногенних екосистемах // Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки: Матеріали Другої міжнародної наукової конференції (м. Чернівці, 14-15 травня 2003 року). - Чернівці: Золоті литаври, 2003. - С. 16-18.

Анисимова Л.Б. Обменные процессы биологического круговорота тяжелых металлов в техногенно нагруженных экосистемах // Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів: Матеріали Другої міжнародної науково-практичної конференції; м. Дніпропетровськ, Україна, 01-03 жовтня 2003 р. - Дніпропетровськ, 2003. - С. 109-111.

Анисимова Л.Б. Методика определения биологической продуктивности древесины // Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів: Матеріали Другої міжнародної науково-практичної конференції (м. Дніпропетровськ, 01-03 жовтня 2003 р. - Дніпропетровськ, 2003. - С. 140-141.

Анісімова Л.Б. Обмінні процеси у міграції важких металів у техногенно навантажених біогеоценозах // Природничі науки на межі століть: Тези доповідей науково-практичної конференції. - Ніжин, 2004. - С. 3-4.

Размещено на .ru