Оценка загрязнения тяжелыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района - Дипломная работа

Техногенное воздействие на экосистему придорожной зоны приводит к загрязнению воздушной среды, изменению физико-химических свойств почвогрунтов, загрязнению, в частности тяжелыми металлами, что вызывает повышение их фитотоксичности, которое приводит к ухудшению условий произрастания зеленых насаждений [Ложкин, 2001]. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, а затем по пищевой цепочке - в организм человека [Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю., 1987]. Растениям цинк необходим для роста и участвует в обменных процессах. Было установлено, что они очень хорошо поглощаются растениями, а также способны накапливаться в различных его частях (стебель, корень, лист), сохраняться там длительное время и оказывать негативное влияние на растение в целом [Ильин, Гармаш, 1981; Алексеенко, 1987; Закруткин, 1996; Добровольский, 1997; Подольский, 1999]. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения [Перекалов, 2000].При проведении экологического анализа (таблица Б.1) было установлено, что растения в районе исследования относятся к 2 экологическим группам: мезофиты - 59 видов (Avena fatual, Dactylis glomerata, Poa pratensis, Lolium temulentum, Lolium perenne, Cynodon dactulon, Apera spica, Festuca pratense, Urtica urens, Urtica dioica и др.) и ксеромезофиты - 17 видов (Hordeum murinum, Hordeum leporinum, Echinochloa crus galli, Setaria glauca, Poa angustifolia) [Шенников 1964]. При проведении биоморфологического анализа флоры [Raunkiaer, 1934], установили, что растения относятся к следующим биоморфологическим группам: 1) терофиты (36 видов): Avena fatual, Trifolium arvense, Capsella bursa-pastoris, Urtica dioica, Sinapis arvense и др. Для проведения исследования нами была выбрана площадка, площадью 100 м2, на которой произвольным способом были заложены геоботанические площадки. Общее проективное покрытие составляет 71%, на долю тысячелистника приходится - 44%, на долю донника - 23%, вика мышиный горошек занимает - 6%, горец птичий-4%, пырей - 3%. Общее проективное покрытие составляет 64%, на долю цикория приходится 29%, на долю гореца - 18%, вика занимает 8%, подорожник - 5%, одуванчик - 4%, синяк встречается в единичном экземпляре.Из них к политипным относятся 3 семейства: Asteraceae (16 видов), Poaceae (14 видов), Fabaceae (8 видов). К олиготипным относятся 12 семейств: Brassiacaceae (6 видов), Urticaceae (2 вида), Polygonaceae (2 вида), Chenopodiaceae (3 вида), Amarantaceae (3 вида), Ranunculaceae (3 вида), Papaveraceae (2 вида), Rosaceae (2 вида), Euphorbiaceae (2 вида), Apiaceae (4 вида), Lamiaceae (4 вида), Plantaginaceae (2 вида). Биоморфологический анализ показал, что 36 видов относится к терофитам, что составляет 47%, 19 видов относятся к криптофитам (геофитам), что составляет 25% и 21 вид относится к гемикриптофитам, что соответствует 28% от общего числа видов.

Содержание тяжелых металлов в исследуемых растительных пробах рассчитывается по формуле (1):

металл растение биоиндикатор загрязненность

Одной из главных проблем современности является большое количество автотранспорта. Между городами и другими различными населенными пунктами появляются все новые и новые автодороги. Там, где ранее были поля, луга, леса, сейчас происходит полное изменение ландшафта, вследствие чего происходит нарушение экосистем, образование которых происходило на протяжении очень долгого времени [Лобанов, Пчелина, 2002].

С каждым днем количество автомобилей увеличивается, а ведь именно они вносят наибольший вклад в загрязнение окружающей среды и деградацию природных экосистем. Роль одного отдельно взятого транспортного средства в изменение состояния придорожной растительности незначительна. Однако, при регулярности такого воздействия, она многократно возрастает. Транспортный поток превращается в постоянно действующий источник техногенного загрязнения. Техногенное воздействие на экосистему придорожной зоны приводит к загрязнению воздушной среды, изменению физико-химических свойств почвогрунтов, загрязнению, в частности тяжелыми металлами, что вызывает повышение их фитотоксичности, которое приводит к ухудшению условий произрастания зеленых насаждений [Ложкин, 2001].

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как многие вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно, попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд [Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю., 1987].

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, а затем по пищевой цепочке - в организм человека [Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю., 1987].

Наибольшее негативное воздействие техногенного процесса проявляется именно в придорожной зоне. Растительность этой полосы находится в угнетенном состоянии, снижается ее физиологическая активность, она не может в полной мере осуществлять свои экологические функции [Немичев, Шабуров, Пашкин, 1997].

Цель работы: оценка загрязнения тяжелыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района.

Для достижения данной цели, были поставлены следующие задачи: 1. Изучить систематический состав придорожной травянистой растительности Павловского района;

2. Провести экологический анализ видов;

3. Провести биоморфологический анализ;

4. Провести фитоценотический анализ;

5. Изучить влияние тяжелых металлов на придорожную травянистую растительность (на примере растения-индикатора Plantago major).

1. Аналитический обзор

Тяжелые металлы - группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Термин «тяжелые металлы» чаще всего рассматривается не с химической, а с природоохранной точки зрения. Таким, образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объем использования в хозяйственной деятельности. Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжелые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них - также способностью к накоплению в живых организмах [Черников, 2009].

Свинец - рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека, в том числе с выхлопными газами. Через атмосферу океан получает 20 - 30 тысяч тонн свинца в год с континентальной пылью [Черников, 2009].

Связанный с избыточной концентрацией металла в почве, избыток свинца приводит к замедлению дыхания, подавлению фотосинтеза, а также к повышенному содержанию кадмия в тканях растений, снижает поступление таких необходимых микроэлементов, как Zn, Ca, P, S. Внешние симптомы негативного действия свинца - появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к избытку свинца неодинаковая: менее устойчивы злаки, более устойчивы бобовые [Ильин, Сысо, 2001].

Кадмий, как и прочие тяжелые металлы, является кумулятивным ядом, то есть, он способен накапливаться в организме - период его полувыведения составляет от 10 до 35 лет. Кадмий известен как токсичный элемент, но в последнее время, в ряде экспериментов было доказано, что в низких концентрациях он может стимулировать рост некоторых организмов. Основными механизмами поступления кадмия и его соединений в организм является употребление воды (ПДК для питьевой воды составляет 0,01 мг/л), загрязненной кадмиесодержащими отходами, а также при употреблении в пищу овощей и зерновых, произрастающих на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий [Энциклопедический словарь-справочник…, 1993]. Токсичность кадмия для растений проявляется в нарушении активности ферментов, торможении процессов фотосинтеза. В метаболизме растений выступает антогонистом для ряда важных элементов: Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P. У растений наблюдается задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев. Особо опасно употребление грибов с таких территорий, так как они, по некоторым сведениям, способны накапливать более 100 мг кадмия на 1 кг собственного веса [Алексеенко, 1987]. Главные проблемы человечества, связанные с этими элементом, обусловлены техногенным загрязнением окружающей среды и его токсичностью для живых организмов, уже при невысоких концентрациях [Ильин, Сысо, 2001].

Цинк - хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета. На воздухе тускнеет, покрываясь при этом тонкой пленкой оксида цинка, предохраняющей его от дальнейших преобразований. Цинк участвует в ферментативных реакциях, протекающих в клетках. Растениям цинк необходим для роста и участвует в обменных процессах. Недостаток цинка в живых организмах вызывает множество заболеваний, задержку развития, снижение иммунитета. Соединения цинка высокотоксичны, особенно соединения сульфата и хлорида [Энциклопедический словарь-справочник…, 1993].

Повышенная концентрация цинка оказывает токсическое влияние на живые организмы. Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном использовании цинксодержащих удобрений и обычно приводит к хлорозу молодых листьев [Алексеенко, 1987].

1.2 Влияние тяжелых металлов на растения и почву

Начало технической революции в середине 20 века, и в связи с этим внедрение различных технологий в разные отрасли производства, а также массовый переход на автотранспорт привели к ощутимому загрязнению окружающей среды и резкому ухудшению экологической ситуации в развитых странах. В литературе термин «тяжелые металл» появился одновременно с проявлением токсичности некоторых металлов и выяснением их опасности для живых организмов. Но, вместе с этими металлами, в группу токсичных попали и микроэлементы необходимые для нормальной жизнедеятельности, незаменимость которых была доказана многочисленными исследованиями

[Алексеев, 1987; Минеев 1988]. Разница в терминологии связана с концентрациями металлов в природе. Если концентрация может быть токсичной, тогда эти металлы относятся к «тяжелым», при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам [Алексеев, 1987; Ильин, 1991]. Тяжелые металлы оказались наиболее токсичными среди многочисленных загрязнителей. Для улучшения качества жизни в ряде стран были приняты законы, направленные на очистку воды, почвы и воздуха, последовало закрытие предприятий с устаревшим оборудованием и строительство новых экологически чистых заводов. Эти меры привели к улучшению экологической ситуации [Водяницкий, 2005].

Однако этого оказалось недостаточно. За незначительный промежуток времени был нанесен колоссальный урон экологическому состоянию биосферы, и до сих пор остаются сильно загрязненными некоторые регионы, возникшие в результате неразумной деятельности человека [Водяницкий, 2005]. Тяжелые металлы негативно влияют на растения и животных, так как являются одним из самых сильных загрязнителей окружающей среды. Было установлено, что они очень хорошо поглощаются растениями, а также способны накапливаться в различных его частях (стебель, корень, лист), сохраняться там длительное время и оказывать негативное влияние на растение в целом [Ильин, Гармаш, 1981; Алексеенко, 1987; Закруткин, 1996; Добровольский, 1997; Подольский, 1999].

Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений приводится в работах Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. [1987], Ильин [1991], Казина [2003]. Авторы проводили исследования на травянистых растениях, имеющих сельскохозяйственное значение. Так А.П. Виноградов [1957] отметил, что количественное содержание того или иного элемента в органах и тканях растений зависит от его содержания во внешней среде.

Загрязнение почв тяжелыми металлами приводит к необратимым процессам деградации почвы. Практически невозможно уменьшить валовое содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах, но можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений. Об этом говорится в работе Е.А. Дмитриева «Математическая статистика в почвоведении» [1972], а так же в работах В.В. Добровольского и Л.А. Гришиной [1985]. Накопление тяжелых металлов в растениях и в почве в значительной степени зависит от рельефа местности, направления ветра, от количества транспортного потока, скорости движения, типа машин (дизельные, карбюраторные) и от того, на каком расстоянии от дороги они находятся и имеются ли защитные насаждения вдоль автомагистрали [Подольский, 1997].

По литературным данным, исследования растительного покрова вдоль автодорог показали, что более 20% выбросов автотранспорта оседает в непосредственной близости от автодорог, причем зона наибольшего загрязнения тяжелыми металлами занимает полосу длиной более 10 м. Более крупные частицы (от 0,1 мм до нескольких мм) оседают в непосредственной близости от автодорог [Иванов, 1989].

На участках с пониженным рельефом на расстоянии до 100 м от трассы содержание в почве тяжелых металлов несколько повышенно по сравнению с ровным участком. В черноземе накопление тяжелых металлов наблюдалось только в верхнем слое почвы вследствие низкого уровня их миграции [Кренделева, 1997].

Одним наиболее важным фактором являются почвенные условия. Устойчивость почв к химическому загрязнению напрямую связана с ее свойствами. Плодородные почвы тяжелого механического состава с высоким содержанием гумуса связывают, к примеру, тяжелые металлы в менее доступную для растений форму. Нарушение окислительно-восстановительных условий и уплотнение почвы, увеличение кислотности или щелочности приводит к возрастанию подвижности тяжелых металлов. Макроэлементный и микроэлементный состав почвы также может менять токсичность металлов. Так например, свинц и кадмий, являются антогонистами для кальция и фосфора, при поступлении в растения [Павлова, 2000].

Важно отметить, что повышение концентрации в почве тяжелых металлов не всегда приводит к отрицательному воздействию на придорожные экосистемы, так как некоторые из них участвуют в физиологических процессах и необходимы живым организмам. Токсичное действие этих элементов начинается только при возрастании их концентрации выше оптимальной [Ахтырцев, 1993].

Одним из основных загрязнителей почвы является свинец. При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Из почвы он попадает в растения. До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения [Перекалов, 2000]. Опасность загрязнения почв и растений зависит от: - вида растений;

- форм химических соединений в почве;

- присутствия элементов, противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения;

- от процессов адсорбции и десорбции;

- количества допустимых форм этих металлов в почве [Иванов, 1989].

Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависить от их подвижности, т.е. растворимости [Фелленберг, 1997].

В результате сжигания топлива растет концентрация свинца в почве, истирание протектора шин и тормозных колодок приводит к загрязнению почвы кадмием, асбестом. Оксиды серы и азота поступают в атмосферу, образуя кислотные дожди, подкисляющие почву и растворяющие восковой защитный слой хвои и листвы [Евгеньев, Каримов, 1997].

Повышение ПДК по свинцу связанно с тем, что до настоящего времени более 50% торговых марок бензинов содержат производные свинца, хотя планировалось отказаться от этилирования бензина еще к 2000 году. За последние годы новые технологии по очистке топлива для автотранспорта усовершенствовались, однако почва, как органо-минеральная среда, активно удерживающая в себе загрязняющие компоненты, имеет долгий период восстановления своих свойств [Автомобильные дороги…, 1999].

1.3 Растения-биоиндикаторы

Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определенными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определенных микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава, количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться. Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о РН почвы, степени ее плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. По состоянию растения, внешнему виду его листьев и других органов, можно достаточно точно определить состав почвы и наличие в ней питательных веществ [Новиков, 1998].

Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты - виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях и не выносящие больших колебаний окружающей среды по сравнению с видами, существующими при значительных изменениях или в различных условиях окружающей среды. Численные соотношения различных видов и популяций часто служат лучшим индикатором, чем численность одного вида, так как целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий [Ковнацкий, Сурин, 1989].

Для выявления разных загрязняющих веществ используются различные виды биоиндикаторов. Так, например, для общего загрязнения - лишайники и мхи, для загрязнения тяжелыми металлами - слива, фасоль, подорожник, диоксидом серы - люцерна, аммиаком - подсолнечник, сероводородом - шпинат и горох, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) - недотрога и др. [Криволуцкий, 1987].

На медь сильнее других растений реагирует мак, у многих растений приостанавливается рост, резко тормозиться прорастание семян, они становятся карликами. На избыток накопления цинка реагирует ярутка, у нее отмирают кончики листьев и возникают уродливые формы. Индикатором свинца может выступать смолевка, она приобретает карликовую форму, листья становятся темно-красными, цветки - мелкими. Индикаторами выхлопных газов могут быть многие растения, у них отмирают или засыхают концы листьев.

Павловский район расположен в северной степной части Краснодарского края на Кубано-Приазовской равнине и граничит на севере с Крыловским, на востоке - с Новопокровским, на юге - с Тихорецким и Выселковским, на западе - с Брюховецким, Каневским и Ленинградским районами (рисунок 1). Район находится на расстоянии 140 км от краевого центра.

Территория района расположена в удобном физико-географическом положении. Тесно связано со многими населенными пунктами края и страны, шоссейными и железными дорогами краевого и федерального значения. Павловский район - единственный район Краснодарского края, через территорию которого проходят две федеральные автомобильные дороги: «Дон» (М 4), направления Москва - Новороссийск и «Кавказ» (М 29), направления Ростов - Баку.

Рисунок 1. Район исследования

Павловский район расположен в северной зоне Прикубанской равнины, которая на севере сливается с южнорусскими степями, на востоке примыкает к Ставропольской возвышенности, имеет слабый уклон на запад и северо-запад в сторону Азовского моря, переходя в Приазовскую низменность. Площадь района составляет 1788,8 км2 [Ризель, 2005].

2.1 Климат

Климат района умеренно-континентальный, с неустойчивой зимой, резкими переходами от отрицательных к положительным температурам, ранняя, но холодная в первой половине весна, жаркое лето, сухая и теплая осень. Средняя месячная температура января от 1°С до минус 5°С. Средняя месячная температура июля от 20°С до 25°С. Абсолютный минимум температур воздуха минус 35°С, максимальная плюсовая температура воздуха иногда достигает 40°С. Средняя годовая температура воздуха составляет от 8°С до 10°С [Ризель, 2005].

Район относится к зоне неустойчивого увлажнения. Годовое количество осадков 450 - 600 мм. Снежный покров невысок и неустойчив, но таяние снега задерживается, благодаря влиянию холодных ветров. Летом идут ливневые дожди с ветрами и грозами. Относительная влажность воздуха колеблется в пределах 70 - 90% [Ризель, 2005].

Территория района подвергается воздействию ветров всех направлений, но преобладают западные, юго-западные, восточные и северо-восточные ветра. Два типа ветров, восточные и северо-восточные, движущиеся иногда со скоростью 15 м/с, весной и зимой приносят пыльные бури. Они поднимают высоко в небо частицы плодородного верхнего слоя почвы, выдувают и уносят семена культурных растений, и тем самым огромный урон сельскому хозяйству [Ризель, 2005].

2.2 Растительный покров

Павловский район относится к степной зоне, которая раскинулась на севере Кубанской равнины. В настоящее время в степи трудно найти дикорастущую степную растительность, она осталась в основном лишь вдоль дорог и курганов, на метровых участках под высоковольтными мачтами электролиний. Естественная растительность представлена разнотравьем. Встречается овес, шалфей, донник, щавель, тысячелистник, молочай, клевер. Местами у дорог можно обнаружить подорожник, ромашку и мак. На небольших участках растут пырей ползучий, ежевика [Ризель, 2005].

Естественных лесов район не имеет. Из древесных растений произрастают тополь канадский и тополь пирамидальный, акация белая, гледичия колючая, клен, ясень, липа, дуб, орех черный и грецкий. Встречаются кустарники шиповника, терна и скумпии. Влаголюбивая растительность приурочена к заболоченным местам: камыш, тростник, осока [Ризель, 2005].

В настоящее время вся разнотравно-ковыльная степь распахана. На хорошо обработанных землях возделывают пшеницу, ячмень, кукурузу, сахарную свеклу, сою, эфиромасличные, огородные, бахчевые и другие сельскохозяйственные культуры [Ризель, 2005].

2.3 Геология и гидрология

В геологическом отношении Павловский район относится к Азово-Кубанской впадине, заполненной мощной толщей четвертичных отложений Кайнозойской эры. Четвертичные отложения представлены песочно-глинистыми осадками, которые являются надежным основанием для фундамента низменности [Кириченко, 1953].

Почвы района довольно разнообразны и представлены четырьмя типами: черноземные, лугово-степные, лугово-болотные. Черноземы занимают обширные площади Азово-Кубанской равнины, где достигают наибольшей мощности (до 400 - 500 см). Мощность гумусового профиля составляет 190 см. Лугово-степные почвы характеризуются постепенным ослаблением темной окраски вглубь почвенного разреза, наличием в верхнем горизонте зернистой структуры, хорошим расчленением перегнойной части профиля степных почв. Лугово-болотные почвы - почвы с периодическим или постоянным переувлажнением. Это связано с близким к поверхности залеганием грунтовых вод. Содержат много гумуса, по цвету темные, под гумусовым горизонтом залегают горизонты сизого и ржавого цвета [Кириченко, 1953].

По территории Павловского района протекают реки: Сосыка, Бейсужек и Челбас. В сильную летнюю жару русла рек часто пересыхают, зарастают тростником и осокой. Река Сосыка - левый приток реки Ея, протекает по районам Павловский и Ленинградский, имеет протяженность 159 км. Степная река с медленным и спокойным течением, практически отсутствующим изза зарегулированности прудами. Источниками питания реки служат атмосферные осадки (снег, дождь) и грунтовые воды. В грунтовых водах отмечено наличие сероводорода, а так же происходит заиливание дна реки. Река загрязнена и по берегам зарастает тростником. Река Бейсужек - левый приток реки Бейсуг, имеет длину 161 км. Практически вся река и ее притоки образуют звенья прудов. Мелководная, течет медленно, летом иногда пересыхает. Многоводный период ее приходится с февраля по апрель. Питание атмосферное (снег, дождь) и грунтовые воды. Река Челбас - степная река, длиной 288 км. Имеет притоки: правые - Борисовка, Тихонькая; левый - Средний Челбас. Воды реки Челбас высокоминерализированные и жесткие. На всем протяжении ее имеются пруды, течение реки спокойное. Челбас является ярким примером реки, находящейся в состоянии «старения» и угасания [Ризель, 2005].

3. Материал и методы исследования

3.1 Объект исследования

Объектом нашего исследования является придорожная растительность Павловского района. Материалом для написания работы послужили гербарные образцы, полевые дневники, фотографии. Видовой состав установлен по определителям «Флора Северо-Западного Кавказа» А.С. Зернова [2006] и «Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предавказья» И.С. Косенко [1970].

3.2 Геоботанические методы

Для проведения исследования нами были выбраны четыре экспериментальные точки, на которых закладывались геоботанические площадки 1 м2 случайным способом, по методике Воронова [1973]. Проективное обилие травостоя оценивалось глазомерным методом по шестибалльной шкале О. Друде [Нагалевский, 1987]: Soc (socilalis) - растения смыкаются надземными частями, образуя фон;

Cop3 (copipsae) - растения встречаются очень обильно;

Cop2 - растения обильно;

Cop1 - особей довольно много;

Sp (sparsae) - растения встречаются редко;

Sol (solitore) - растения встречаются единично;

Un (unicum) - вид встречается в единственном экземпляре.

3.3 Экологические методы

Экоморфы определялись по системе, предложенной А.П. Шенниковым [1964]: 1) Гигрофиты - растения влажных местообитаний, онтогенез которых проходит при благоприятных условиях водоснабжения.

2) Ксерофиты - растения засушливых местообитаний, способные переносить длительную засуху.

3) Психрофиты - растения влажных и холодных местообитаний севера или высокогорий.

4) Криофиты - растения сухих и холодных местообитаний севера или высокогорий.

5) Мезофиты - растения средних по увлажненности местообитаний, занимающие промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Каждой из этих групп свойственна та или иная степень выраженности морфологических признаков.

3.4 Биоморфологические методы

Биоморфы определялись по системе Х. Раункиера [Raunkiaer, 1934].

1) Фанерофиты - растения, у которых почки и концевые побеги, предназначенные для перенесения неблагоприятного периода, расположены высоко над землей. Этот тип разделяется на 15 подтипов и включает в себя деревья, кустарники и лианы. Подразделение на подтипы осуществляется в зависимости от размера (мега-, мезо-, микро-, нанофанерофиты), типа почек (с защищенными и открытыми почками) и листопадности (вечнозеленые и листопадные).

2) Хамефиты - растения, у которых предназначенные для перенесения неблагоприятного периода почки и концевые побеги развиваются на побегах, лежащих на поверхности земли, или расположены настолько близко к ней, что в областях, где зимой поверхность земли покрыта снегом, он закрывает их, а в теплых областях их частично закрывают отмершие части растений, лежащие на поверхности земли. Эту жизненную форму автор подразделяет на 4 подтипа: полукустарники, пассивные хамефиты, активные хамефиты и растения подушки.

3) Гемикриптофиты - растения, у которых в начале неблагоприятного периода побеги отмирают до уровня почвы, поэтому в течение этого периода остаются живыми только нижние части растений, защищенные землей и отмершими листьями. Они-то и несут почки, предназначенные для образования побегов следующего сезона с листьями и цветками. Эту жизненную форму автор подразделяет на 3 подтипа: протогемикриптофиты, частично розеточные гемикриптофиты и розеточные гемикриптофиты.

4) Криптофиты - растения, у которых почки или окончания побегов, предназначенные для перенесения неблагоприятного периода, расположены под поверхностью почвы или на дне водоема. Эта жизненная форма подразделяется на 3 подтипа: геофиты (корневищные, клубневые, луковичные, корневые), гелофиты и гидрофиты.

5) Терофиты - растения, переживающие неблагоприятный период исключительно в виде семян. Сюда относят однолетние травы, крайней степенью в этой категории являются вынужденные терофиты (как правило, пустынь) - эфемеры.

3.5 Определение накопления тяжелых металлов в тканях растений

Для определения в тканях растений тяжелых металлов нами использовался метод атомно-абсорбционной спектроскопии.

Химический анализ проводился по ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов». Метод основан на минерализации продукта способом сухого озоления и определения концентрации элемента в растворе минерализата методом пламенной атомной абсорбции.

Для определения ПДК тяжелых металлов за основу нами был взят САНПИН 2.3.2 1078-01 и САНПИН 2.3.2.560-96.

Для атомизации элементов использовали воздушно-ацетиловое пламя. Минерализацию проб растений проводили методом сухого озоления по ГОСТ 26657-85.

Определение содержания Pb, Zn, Cd, Cr проводят в растворе золы после минерализации анализируемого материала.

1. Систематический состав придорожной травянистой растительности Павловского района включает в себя 76 видов растений, относящихся к 20 семействам. Из них к политипным относятся 3 семейства: Asteraceae (16 видов), Poaceae (14 видов), Fabaceae (8 видов). К олиготипным относятся 12 семейств: Brassiacaceae (6 видов), Urticaceae (2 вида), Polygonaceae (2 вида), Chenopodiaceae (3 вида), Amarantaceae (3 вида), Ranunculaceae (3 вида), Papaveraceae (2 вида), Rosaceae (2 вида), Euphorbiaceae (2 вида), Apiaceae (4 вида), Lamiaceae (4 вида), Plantaginaceae (2 вида). К монотипным относятся 5 семейств: Resedaceae, Boraginaceae, Solanaceae, Convolvulaceae, Cuscutaceae.

2. Выделены следующие экоморфы: мезофиты (59 видов), что составляет 78% от общего числа видов, ксеромезофиты (17 видов), что составляет 22% от общего числа видов.

3. Биоморфологический анализ показал, что 36 видов относится к терофитам, что составляет 47%, 19 видов относятся к криптофитам (геофитам), что составляет 25% и 21 вид относится к гемикриптофитам, что соответствует 28% от общего числа видов.

4. В результате фитоценотического анализа в районе исследования нами были выделены 13 ассоциаций: одуванчиково-пырейно-подорожниковая, мятликово-тысячелистниково-клеверная, одуванчиково-горцево-цикориевая, лебедово-горцево-цикориевая, крапиво-пырейная, люцерно-щирицевая, пырейно-одуванчиково-подорожниковая, чертополохово-тысячелистниковая горошково-горцево-тысячелистниковая, горошково-горцево-цикориевая, клеверо-репейниковая, цикориево-клеверная, лебедово-тысяелистниковая.

5. Анализ на содержание тяжелых металлов в тканях листа Plantago major на трех экспериментальных площадках, по сравнению с контрольной точкой, показал повышенное содержание тяжелых металлов, но, по данным САНПИН 2.3.2 1078-01, результаты по содержанию Pb и Cd находятся в пределах ПДК.

Однако, содержание Zn на экспериментальных площадках №2, №3 и №4 выходит за пределы ПДК. Так, на экспериментальной площадке №2 содержание Zn превышает ПДК в 2,4 раза, на экспериментальной площадке №3 - в 2,6 раз, а на экспериментальной площадке №4 - в 2,3 раза. В среднем содержание Zn на экспериментальных площадках №2, №3 и №4 в 6 раз выше, чем в контрольной точке и в 2,5 раза превышает значение ПДК.

1. Автомобильные дороги в экологических системах (проблемы взаимодействия) / Д.Н. Кавтарадзе [и др.]. М., 1999. 240 с.

2. Алексеенко В.А., Алексеенко Л.П. Биосфера и жизнедеятельность. М., 2002. 304 с.

3. Алексеенко Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л., 1987. 142 с.

4. Ахтырцев Б.П. Почвенный покров Среднерусского Черноземья. Воронеж, 1993. 150 с.

5. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжелых металлов в почвах. М., 2005. 111 с.

6. Воронов А.Г. Геоботаника. М., 1973. 384 с.

7. Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. Влияние тяжелых металлов, вносимых в почву с осадками сточных вод, на урожайность пшеницы и качество продукции. М., 1987. 172 с.

8. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемологические правила и нормативы САНПИН 2.3.2 1078-01. М., 2001. 32 с.

9. ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов». Введ. 01.01.98. М., 2010. 36 с.

10. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведение. М., 1972. 159 с.

11. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы. М., 1997. 441 с.

12. Добровольский В.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М., 1985. 223 с.

13. Евгеньев И.В., Каримов Б.Б. Автомобильные дороги в окружающей среде. М., 1997. 285 с.

14. Ефремов А.Г. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М., 1992. 45 с.

15. Закруткин В.Е., Шкафенко Р.П. Особенности распределения свинца в агроладшафтах. Пущино, 1996. 300 с.

16. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. 2006. М., 664 с.

17. Иванов В.И. Экология и автомобилизация. М., 1989. 125 с.

18. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение. Новосибирск, 1991. 151 с.

19. Ильин В.Б., Гармаш Г.А. Поступление тяжелых металлов в растение при повышенном содержании в почве М., 1981. 115 с.

20. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. СО РАН, 2001. 156 с.

21. Казина Н.М. Влияние свинца и кадмия на рост, развитие и некоторые другие физиологические процессы однолетних злаков. Уфа, 2003. 183 с.

22. Кириченко К.С. Почвы Краснодарского края. Краснодар, 1953. 200 с.

23. Ковнацкий Е.Ф., Сурин В.А. Загрязнение растений в техногенном ландшафте и использование их в качестве индикаторов состояния природной среды. М., 1989. 124 с.

24. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М., 1970. 613 с.

25. Кренделева Т.Е. Флуоресцентные методы контроля физиологического состояния зеленых насаждений. М., 1997. 176 с.

26. Криволуцкий Д.А. Биоиндикация и экологическое нормирование. Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М., 1987. 110 с.

27. Лобанов А.И., Пчелина И.А. Экологические проблемы городов Краснодарского края. Краснодар, 2002. 64 с.

28. Ложкин В.Н. Загрязнение атмосферы автомобильным транспортом: справочно-методическое пособие. СПБ., 2001. 57 с.

29. Меженский В.Н. Растения-индикаторы. Донецк, 2000. 80 с.

30. Нагалевский В.Я. Учебная практика по систематике растений с основами геоботаники. Краснодар, 1987. 31 с.

31. Немчинов М.В., Шабуров С.С., Пашкин В.К. Экологические проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог. М., 1997. 209 с.

32. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., 1998. 242 с.

33. Павлова Е.И. Экология и транспорт. М., 2000. 248 с.

34. Перекалов В.С. Эксплуатация автомобильных двигателей в городском цикле движения. СПБ., 2000. 250 с.

35. Подольский В.П. Дорожная экология. М., 1997. 186 с.

36. Подольский В.П. Автотранспортное загрязнение придорожной территории. М., 1999. 125 с.

37. Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов: САНПИН 2.3.2.560-96. М., 1997. 270 с.

38. Ризель П.Ф. Природа и экономика Павловского района. Павловская, 2005. 150 с.

39. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М., 1997. 232 с.

40. Черников В.А., Соколов О.А. Экологически безопасная продукция. М., 2009. 154 с.

41. Шенников А.П. Введение в геоботанику. Л., 1964. 212 с.

42. Энциклопедический словарь-справочник. Окружающая среда. М., 1993. 504 с.

43. Raunkiaer Ch. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford, 1934. 632 p.

Размещено на .ru