Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города

Попова, Ольга Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города"

На правах рукописи

003054224

Попова Ольга Владимировна

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА (НА ПРИМЕРЕ Г. ЛИПЕЦКА)

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Воронеж - 2007

003054224

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Федорова Алевтина Ильинична

Официальные оппоненты: доктор географических наук, доцент

Луговской Александр Михайлович;

кандидат географических наук Пешкова Наталья Васильевна

Ведущая организация: Липецкий государственный

технический университет

Защита состоится 16 февраля 2007 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.038.17 при Воронежском государственном университете по адресу: 394068 г. Воронеж, ул. Хользунова, 40, ауд. 303.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан «/¿¿» января 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор географических наук, профессор

Куролап С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аиггуальиость темы. Оценка качества урбанизированной среды, насыщенной разнообразными источниками загрязнения атмосферы, наряду с теоретическим, имеет важнейшее практическое значение. Использование физических, физико-химических, химических методов при их высокой точности не может создать полной картины экологической ситуации. Инструментальный контроль дает информацию о концентрации загрязнителей, присутствующих в воздухе на данный момент времени. Загрязнители, присутствующие в окружающей среде в низких концентрациях, как правило, не отслеживаются, хотя их влияние на природные объекты сохраняется. Напротив, природные компоненты урбосреды, и, в первую очередь, растения как объекты фитомониторин-га, могут использоваться для получения информации как о недавнем и кратковременном, так и о длительном (хроническом) воздействии загрязняющих веществ в течение определенного периода времени в прошлом («Биоиндикация...», 1988). Пороговые концентрации загрязнителей, влияющих на растительные и животные организмы, зачастую существенно различаются («Биогеохимические основы...»,1993), а поскольку практика использования существующих нормативов ПДК основывается на реакциях животных организмов, растения в ряде случаев оказываются более чувствительными сенсорами (Бато-ян В.В., 1990). Наконец, анализируя растения в составе зеленых насаждений города, мы приобретаем возможность определения ответных реакций, интегрированных во времени и пространстве.

В последнее время широко обсуждается проблема биоиндикации техногенного загрязнения с использованием растений для промышленных зон, но в большинстве подобных работ российские исследователи обращаются к условиям лесной зоны (Алексеев В.А., 1989; Инсарова И.Д., 1989; Денисова С.И., 1990 и др.). Установлено, что экологическая оценка состояния лесных массивов и урбанизированных территорий в лесной зоне может успешно осуществляться с привлечением показателей хвойных, лиственных растений и эпифитных лишайников («Лесные экосистемы...», 1990; Стрельцов А.Б., 1999; Черненькова Т.В., 2002 и др.). В условиях южной лесостепи исследования в этом направлении предпринимались в гораздо меньших масштабах. Существуют данные использования сосны обыкновенной для биоиндикации, позволяющей учесть степень влияния комплекса естественных факторов и техногенной нагрузки в различных почвепно-климатических условиях ареала обитания в зависимости от этапов онтогенеза (Луговской A.M., 2004). Проводилась индикация урбанизированных экосистем лесостепи с помощью лишайников (Мучник Е. Э., 1994). Однако проблема установления наиболее приемлемых видов-биоиндикаторов остается актуальной.

Целью настоящей работы стало'изучение и оценка пространственных особенностей воздействия атмосферных поллютантов на фитобиоту городской и пригородной территорий г. Липецка с помощью различных методов биоиндикации.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведен анализ статистических данных воздушного загрязнения и метеорологических особенностей территории, определяющих специфику распространения поллютантов;

- произведен расчет приземных концентраций загрязнителей, основанный на «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86 («ОНД-86...», 1987) и определены поля рассеивания основных загрязнителей атмосферы;

- проведена индикация воздушного загрязнения пригородных территорий по комплексу признаков сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)\

- изучены особенности хлорозов и некрозов листовых пластин клена пла-танолистного (Acer platanoides) при удалении от источника загрязнения, проведен анализ накопления в листьях тяжелых металлов (ТМ) (свинца, кадмия, цинка и меди);

- дана оценка степени флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой (Betula pendula), произрастающей в городских и пригородных условиях с различной интенсивностью загрязнения;

- оценено влияние атмосферного загрязнения на состояние эпифитных лишайников городской территории;

- на основе результатов биоиндикации составлена электронная база данных и тематические карты состояния различных объектов фитобиоты.

Объект исследования - фитобиота городских и пригородных территорий города Липецка.

Предмет исследования - ответные реакции фитобиоты исследуемой территории на воздушное загрязнение с последующей диагностикой ее состояния.

Основные положения, выносимые на защиту'.

1. Результаты оценки загрязнения воздушной среды в зоне влияния металлургического производства по морфометрическим признакам высших растений.

2. Результаты оценки экологической ситуации г. Липецка и пригородной зоны методами лихеноиндикации.

3. Методические основы использования ГИС фитомониторинга и составления тематических карт по результатам биоиндикационных исследований.

4. Результаты сравнения масштабов влияния Новолипецкого металлургического комбината, полученных расчетным («ОНД-86. ..»,1987) и биоиндикационным методами.

Методологическая и информационная база. В качестве теоретико-методологической базы данной работы использованы труды отечественных и зарубежных специалистов в области биоиндикации и геоэкологии. В диссертации используются статистический, экспедиционный, аналитический, сравнительно-аналитический, компьютерно-картографический методы.

Исходный материал. Работа выполнена на основе изучения статистического, оценочного, аналитического материала, периодической литературы и монографий отечественных и зарубежных авторов, данных практических биоиндикационных исследований, проведенных автором в 2002 - 2005 гг.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

- впервые осуществлено многокомпонентное исследование биоиндикационных параметров фитобиоты на территории г. Липецка и пригородной зоны и дана комплексная оценка ее состояния в зонах с разным уровнем интенсивности загрязнения;

- разработана и апробирована новая методика оценки степени поражения листовых пластин хлорозами и некрозами, сокращающая инструментальную погрешность до 1%;

- определена дальность и интенсивность воздействия выбросов крупного промышленного предприятия на фитобиоту прилегающей территории, установлены корреляционные зависимости между состоянием объектов фитобиоты и степенью воздушного загрязнения территории;

- составлена электронная база данных и тематические карты, дающие представление о состоянии исследованных представителей фитобиоты.

Теоретическая значимость работы. Установленные виды-биоиндикаторы и их реакции на загрязнение атмосферы могут служить основой для оценки динамики воздействия Новолипецкого металлургического комбината в будущем. В данной работе представлена апробированная автором модель системы фитомониторинга, которая может быть использована в качестве основы для осуществления регулярных наблюдений.

Практическое значение работы. Результаты данной работы имеют практическое значение для совершенствования системы мониторинга и управления природной средой путем дополнения массива данных химических и физико-химических измерений значениями биоиндикационных параметров. Кроме того, в связи с созданием на территории Липецкой области особых рекреа-ционно-туристических зон, данные исследования могут быть использованы для оценки и прогноза состояния фитобиоты в имеющихся и планируемых местах рекреации.

Реализация результатов исследования. Результаты биоиндикационных исследований используются в работе Управления экологии администрации г. Липецка в качестве теоретической основы при осуществлении планирования озеленительных работ в рамках городской территории. Данные об угрожающем состоянии сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на территориях прилегающих к Новолипецкому металлургическому комбинату используются липецкой областной общественной организацией «Эколог» для участия в конкурсе на получение социального гранта на лесовосстаповительные работы. Данные оценки флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betula pendula) вошли в отчет о состоянии древесной растительности городской территории, подготовленный МУП «Зеленхоз» г. Липецк. Материалы и результаты исследования используются в учебном процессе при проведении лекционных и практических заня-

тий по курсу «Биоиндикация» на факультете географии и геоэкологии Воронежского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения исследования были представлены на 7-ом международном конкурсе «Молодежь Европы - окружающей среде» (Бремен, 1996); на 5-ой региональной научно-практической конференции «Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в школе» (Воронеж, 2005); на 9-ой региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и безопасности Центрального Черноземья РФ» (Липецк, 2005); на 2-ой региональной научно - практической конференции «Экологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Смоленск, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 - в рецензируемом издании, соответствующем перечню ВАК РФ.

Структура и объем работ. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и библиографического списка литературы, который включает 145 источников, в том числе 57 иностранных. Общий объем - 205 страниц, в том числе 27 рисунков, 24 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Результаты оценки загрязнения воздушной среды в зоне влияния крупного промышленного производства по морфометрическим признакам

высших растений

Методами биоиндикации определяется присутствие в окружающей среде того или иного загрязнителя по наличию или состоянию определенных организмов, наиболее чувствительных к изменению экологической обстановки. Применение биологических метйдов для оценки среды подразумевает выделение видов, чутко реагирующих на тот или иной тин воздействия. Наиболее распространенный метод биоиндикации - анализ видимых повреждений (Мэннинг У.Дж.,1985). Видимые повреждения обычно не специфичны и могут указывать на различные факторы, которым подвергаются высшие растения. В биоиндикационных практикумах в основном используются физиологические, структурные и биохимические эффекты (Федорова А.И., 2003). Главным при морфоге-нетическом подходе является характеристика стабильности развития, охватывающая процессы, которые снижают фенотипическое разнообразие, происходящее от нарушений в индивидуальном развитии. Снижение эффективности гомеостаза приводит к появлению отклонений от нормального строения различных морфологических признаков, обусловленных нарушением развития (Тимофеев-Ресовский Н.В., 1966).

Говоря об особенностях создания системы фитомониторинга городской среды в условиях лесостепи, мы опирались как на общие экологические закономерности, так и на учет местных природно-климатических условий.

Апробированная система фитомониторинга морфометрических

признаков высших растений включала следующие направления.

А. Биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу

признаков сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)

Исследования проводились в ноябре - декабре 2003 г в городской черте и пригородной зоне г. Липецка. Все ключевые участки, согласно ботанико-географическому районированию Липецкой области находятся в пределах Ок-ско-Донской лесолуговостепной провинции и относятся в ее рамках к Приво-ронежскому району (Григорьевская Л.Я., 1996).

Таблица 1

Морфологические показатели вегетативных органов сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) в районах с разными уровнями загрязнения атмосферы*

Место взятия образца Длина хвои, мм Масса хвои 1000 шт., (г) Продолжительность жизни хвои (среднее значение), лет Некрозы хвои, балл

шах min средняя

l.noc. Тракторостроителей 72 35 42,8±0,3 19,65±0,7 1,2 2,45

2. ст. Казинка 78 58 63,8±0,2 23,50±0,4 1,6 2,26

3. с. Троицкое 79 37 61,8±0,3 28,30±0,7 1,6 2,24

4.с.Карамышево 87 39 67,2±0,3 30,26±0,5 2,6 1,53

5. с. Вербилово 84 37 58,1±0,5 30,78±0,5 2,6 1,47

б.пос.Косыревка 83 36 65,2±0,3 28,85±0,6 2,1 1,6

I.e. Липовка 79 37 62,4±0,3 26,98±0,5 2,4 1,6

* Составлено автором

Проведенные нами исследования по указанным направлениям биоиндикации выявили следующие тенденции в изучении морфологических параметров сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.):

- степень хлорозов и некрозов хвои обратно пропорциональна расстоянию от источника загрязнений;

- значения продолжительности жизни и массы хвоинок увеличиваются при удалении от источника;

- длина хвои не показала прямых зависимостей с расстоянием от источника. Однако деление вариационного ряда встречаемости длины хвоинок на 6 классов, помогло установить, что преобладание 3-4 классов свидетельствуют о благополучном состоянии территории, а 1-2 и 5-6 - об угнетении сосны и сильном антропогенном прессинге.

/>. Индикация по морфологическим признакам и накоплению тяжелых металлов в листьях клена платанолистного (Acerplatanoides)

Результаты биоиндикации поражения листовых пластин клена платанолистного в рамках целевого исследования совпадают с данными, полученными по накоплению ТМ в листовых пластинах. Определенную корректировку могут внести продукты превращений окислов серы и азота, характерные для выбросов металлургических заводов, что требует дополнительного исследования.

Таблица 2

Данные анализа содержания тяжелых металлов в листьях клена платано-

листного (Acer platanoides) (мг/кг)*

Удаленность точки отбора листвы от источника загрязнения (км) Среднее валовое содержание ТМ в сухой массе листвы (мг/кг)

Свинец Кадмий Медь Цннк

2,5 5,35 0,44 2,55 30,25

5 3,53 0,57 2,83 30,13

10 2,89 0,53 2,4 29,12

20 0,76 0,71 2,08 22,5

40 0,7 0,44 1,3 16,27

60 1,73 0,36 0,27 11,5

"Составлено автором

По мере удаления от комбината на основе результатов химического анализа листовых пластин клена остролистного можно условно выделить 3 зоны загрязнения тяжелыми металлами:

- зона интенсивного загрязнения (0-10км);

- зона воздействий средней интенсивности (10-40 км);

- зона снижения загрязнения (40-60 км).

В результате анализа хлорозов и некрозов выделяются следующие зоны.

Зона первичных повреждений. Территориально совпадает с подфакель-ной зоной высоких труб. Характеризуется преобладанием точечных хлорозов и некрозов. Тип повреждений связан с поступлением на лист поллютантов, содержащих соединения, вызывающие разовые моментальные повреждения. К

поллютантов, содержащих соединения, вызывающие разовые моментальные повреждения. К ним относятся окислы серы и азота, которые легко превращаются в H2SO4 и HN03.

Зона максимальных повреждений. Характеризуется сильными физиологическими повреждениями листовых пластин. Некроз имеет не точечный, а скорее пятнистый характер, не только биогеохимического, но и паразитарного происхождения. Его площадь составляет около 50%. Возникновение такой зоны на расстоянии 5 км от источника может быть связано с переходом некоторых газообразных загрязнителей (SO2 и NO2) в жидкую фазу. Исследования в радиусе 2,5 - 10 км требуют более детального обследования для установления границ зоны максимальных повреждений.

Зона средних повреждении. Составляет расстояние 10-20 км от источника загрязнения. Повреждения имеют характер межжилкового некроза с численным значением около 20%. Проявления паразитарного некроза редки.

Зона эпизодических повреждений. При удалении от источника загрязнения на 40-60 км выраженные некрозы и хлорозы проявляются в меньшей степени и составляют от 5 до 10%.

Дальность выраженного влияния предприятия составляет около 40 км. Но и на расстоянии 60 км, несмотря на то, что основные концентрации металлов приближаются к фоновым значениям, физиологическое состояние зеленых частей исследуемого объекта можно назвать лишь удовлетворительным.

В. Использование флуктуирующей асимметрии листьев (ФА) как биоиндикационного признака состояния среды на примере березы повислой

(Betula pendula)

Для учета промышленного воздействия на биоту были исследованы четыре городских объекта и три пригородных точки. Нами были собраны листовые пластины березы повислой (Betula pendula) по 100 образцов с каждой точки, всего 700 листьев и проведены измерения по 5 признакам, в общем количестве - 7000. С целью достижения единообразия материала сбор проводился с экземпляров одного возраста (25 -30 лет) в середине августа 2005 года. В результате сбора материала, его статистической обработки и анализа были получены интегральные показатели, величины которых приведены в таблице 3.

Оценка, проведенная для березы повислой, свидетельствует о наличии серьезных негативных воздействий на городские парки, основными из которых являются близость крупного металлургического предприятия и интенсивно развитая сеть автомобильных дорог. Последствием воздействия комплекса этих влияний является возникновение зоны с критическими условиями нарушенносги среды в районе Новолипецкого парка. К наиболее «здоровым» экосистемам в городских условиях можно отнести Нижний парк, где интегральный показатель ФА по своей величине близок к значениям, рассчитанным для пригородной зоны.

Таблица 3

Интегральные показатели стабильности развития листовых пластин березы повислой (Betula pendula) и значимость различий между выборками _в г. Липецке и пригородной зоне*_

Место сбора материала Средняя величина асимметрии Балл Уровень значимости различий между точками по t - критерию

X ± m Точка 2 3 4 5 6 7

Пригородная зона с.Каликино (точка 1) 0,033±0,002 I 1 2,83 1,78 2,32 5,01 5,38 8,05

Пригородная зона с. Сселки (точка 2) 0,041±0,002 II 2 1,06 0,48 1,69 2,64 5,26

Пригородная зона с. Малый Хомутец (точка 3) 0,038±0,002 I 3 0,57 2,94 3,68 6,32

г. Липецк Нижний парк (точка 4) 0,040±0,002 II 4 2,21 3,07 5,66

г. Липецк Парк Победы (точка 5) 0,046±0,001 III 5 1,44 4,43

г. Липецк парк «Быханов сад» (точка б) 0,050±0,002 IV 6 2,48

г. Липецк Новолипецкий парк (точка 7) 0,058±0,002 V 7

'Составлено автором

Значения отклонений величины ФА в пригородной зоне в целом соответствуют норме и демонстрируют снижение показателя ФА при удалении от городских источников загрязнения. В связи с тем, что этот парк занимает

большую площадь (120 га), для таких крупных промышленных центров как Липецк целесообразно рекомендовать создание рекреационных зон, охватывающих значительные территории.

Результаты оценки экологической ситуации г. Липецка н пригородной зоны методами лихенонпдикацин

В рамках данного этапа работы нами были заложены 6 ключевых участков (5 - в г. Липецке, 1 - в пригородной зоне), исследованы стволы 60 деревьев, обнаружено и определено 11 видов лишайников, проведено 290 замеров для установления размеров проективного покрытия каждого из обнаруженных видов. Обобщенные результаты об эпифитных лишайниках исследуемой территории и соответствующих им значений среднегодовых концентраций сернистого газа, градации зон экокомфортности, а также принадлежность к ландшафтно-техногенным микрозонам приведены в таблице 4.

Исследование показало, что видовое разнообразие эпифитных лишайников пригородной территории достигает 11 видов, в городе этот показатель составляет 8 видов. О высоком уровне атмосферного загрязнения свидетельствует значительная доля накипных лишайников. В условиях пригородной среды преимущественное распространение получают гемерофильные и среднеустойчивые виды. В городских условиях распространены средне и высокоустойчивые виды. В точках, которые находятся вблизи крупных источников загрязнения, сформировались монодоминантные сообщества, здесь зарегистрировано самое высокое значение индексов палеотолерантности (9-10 баллов). В удаленной от источников загрязнения пригородной зоне сформировалось полидоминантное сообщество, отмечено более высокое значение индексов палеотолерантности (4-6 баллов).

Общее проективное покрытие (ОПП) лишайников рекреационных зон пригорода на треть выше, чем в городских условиях. Наиболее благоприятной зоной для распространения эпифитных лишайников в городе является пойменно-водохранилшцная (рекреационная) ландшафтно-техногенная микрозона, наименее благоприятной - левобережная надпойменно-террасовая промышленно-селитебная, где лишайники полностью отсутствуют. Соотнесение этих данных со степенью загрязнения атмосферного воздуха показало, что увеличение уровня загрязнения уменьшает общее проективное покрытие эпифитных лишайников. Анализ по коэффициентам общности состава древесных пород и лишайников показал, что видовой состав лихенофлоры в большей степени определяется характером атмосферного загрязнения и в меньшей степени зависит от состава древесных пород. Анализ индексов показал, что большинство изученных районов города Липецка располагаются в «зоне борьбы». В пределах «зоны борьбы» степень атмосферного загрязнения может быть различной, что подтверждают результаты расчетов по методике ОНД-86 («ОНД-86...», 1987).

Таблица 4

Оценка видового состава лихенофлоры города Липецка согласно структуре ландшафтно-техногенных

микрозон городского пространства*

Градация зон экокомфортно-сти Смешанная зона Зона «борьбы» Лишайниковая пустыня

Концентрация БОг мг/м 0,01-0,03 0,08 -0,10 0,10-0,30 Выше 0,30

Ландшафтно-техногенная микрозона пригородные лесные массивы на плакорах пойменно-водохранилищная рекреационная плакорно - селитебная склоновая се-литебно - промышленная левобережная, про-мышленно-селитебная

Ключевой участок 30 км к юго-западу от города (т.0) ' Нижний парк (т. 1) Парк Победы 700 м от дороги (т.2), Парк Победы, 100 м от дороги (т.З) Сквер им. Маркова (Т.4) Посадки в районе ул. Неделина (т.5) Санитарно-защитная зонаНЛМК (т.6)

Видовое разнообразие, общее проективное покрытие (ОПП), % 1. Lecanora conizaeoides - 2,1%; l.Hypogimnia physodes -16,8%; "iJCsantoria parientina -1,8%; 4 .Evernia prunastri - 6%; 5 .Psora ostreata - 2,3%; в Forme lia sulcata Taylor - 1,2%; 7. Parmelia caperata - 7%; i Parmeliopsis ambigua - 4%; 9. Parmeliopsis hyperopia - 3,8%; 10. Parmeliopsis Pallescen - 2,1%; 11 Cetraria pinastri - 0,8%. 1. Lecanora conizaeoide 5-3,5%; 2. Hypogimnia physodes - 3,2%; 3. Xsantoría parientina - 4% 4. Evernia prunastri -2,5%; 5. Psora ostreata -1,0%; 6.Parmelia sulcata -1,5%; 7. Parmelia caperata - 0,8%; Parmeliopsis ambigua -0,7%; 1. Lecanora conizaeoides -3,5%; 2. Xsantoría parientina -3,1% 3 .Hypogimnia physodes - 2,2% 4. Evernia prunastri - 2,2%; 1. Xsantoría parientina.-2,1%; 2.Hypogimnia physodes -1,5% 1. lecarutra conizaeoides -3,5%; 2. Xsantoría ponentina -1,6% 1. Xsantoria parientina - 0,8%; 2. Hypogimnia physodes - 1,1% Полное отсутствие эпи-фитных лишайников

•Составлено автором

Методические осповы использования ГИС фитомопиторннга п составления тематических карт по результатам бионндпкационных исследований

Создание электронной базы данных по результатам биоиндикационного исследования позволяет ускорить обработку материала, сделать доступ к результатам каждого из исследований мобильным, дает возможность использовать биоиндикационный материал в ГИС различного уровня сложности.

В созданную нами базу данных вошли результаты собственных исследований двух географических объектов: территории города Липецка и его пригородной зоны. База данных составлялась нами по следующим направлениям:

- биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу признаков сосны обыкновенной (Pinus sylvestris i.);

- индикация по морфологическим признакам и накоплению тяжелых металлов в листьях клена платанолистного (Acer platanoides);

- использование флуктуирующей асимметрии листьев как биоиндикационного признака состояния среды (на примере березы повислой (Betula pendula);

- использование лишайников для диагностики состояния воздушной среды.

Для компьютерной обработки мы рекомендуем использовать следующие программные продукты: MS Excel, MS Access (любой версии), Mapinfo (не ниже версии 4.5), GS Surfer (не ниже версии 5.0), Vespa plus. Все данные заносятся в реляционную базу данных, выполненную на основе программы MS Access (см рис 1).

Географический обьект

1. код 2. обьект

топологическая точка_

1. Код точки

2. Описание

3. Координаты

4. Код обьекта

биоинликатоо 1

1. код точки

2. дата

3. признак

4. признак

5. признак

6иоиндикатор2

1. код точки

2. дата

3. признак

4. признак

fa. признак

Рис 1. Структура базы данпых для целей фптомониторинга

На схеме изображены составляющие базу таблицы со списком содержащихся полей, стрелками показана связь между таблицами.

Наиболее наглядной и удобной формой представления результатов биоиндикашонных исследований и экологической оценки территорий является его картографическое отображение, наложенное на топографическую основу.

В качестве основы для карт биоиндикации и биомониторинга были взяты оцифрованные карты и схемы исследуемой территории, выполненные с помощью стандартных ГИС (MapInfo). В качестве способов создания тематического слоя биоиндикационных кар] мы использовали:

- метод изолиний при создании карты распределения значений хлорозов и некрозов сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) (ряс, 2);

Рис. 2. Карга распределения значении хлорозов и некрозов сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) в районах с различной степенью антроногенной нагрузки*

- взвешенное балльное значений степени поражения хвои хлорозами и некрозами в точке отбора. _15—- изолинии балльных значений степени поражения хвои, построенные

методом интерполяции •Составлено автором

метод оценки состояния территории но реперным точкам при составлении карты зон экокомфортности по результатам

лихе но индикации г. Липецка {рис. 3);

Рис. 3. Карта экокомфортности среды по результатам лнхенонндикацнн ландшафтно-техногснных м икр озон в ренерных

точках г. Липецка*

w - концентрация SÜ2 0,01 - 0,03 мг/куб. м Q> - конценчрация SO2 0,08 - 0,Ю мг/куб, м

С - концентрация SO2 OJO - 0,30 мг/куб. м

О - концентрация SO2 выше 0,30 мг/куб. м

(47^ - общее проективное покрытие эпифитными лишайниками

стволов деревьев (сред. знач. %) ^Составлено автором

- метод балльной оценки в составлении карты флуктуирующей асимметрия листьев березы повислой (ßetula pendula) как индикатора загрязнения воздушной среды г. Липецка (рис. 4).

Рис 4. Карта распределений значений коэффициента флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betulu pendula)на территории г. Липецка и районирование территории на основе балльной оценки*

-границы районов с различной степенью антропогенной нагрузки (соответствуют разграничению территории по величине показателя ггабильности развития)

Шкала оценки отклонений состояния организма от условий нормы по величине интегрального показателя стабильности развития дли березы повислой (Betula pendula)

Балл Величина показателя стабильности развития

1 <0,040

Q 0,040 - 0,044

Ш 0,045 - 0,049

IV 0,050-0,054

V > 0,054

* Составлено автором

Результаты сравнения масштабов влияния Новолипецкого металлургического комбината, полученных расчетным и биопндикаци-

онным методами

Использование различных методов оценки состояния среды (анализ существующих данных о загрязнении территории, расчет приземных концентраций загрязняющих веществ, оценка состояния среды с помощью методов биоиндикации) подтвердило нашу гипотезу о том, что физические, физико-химические, химические методы обследования при их высокой точности не дают полной картины экологической ситуации. Для каждого из загрязнителей атмосферы (БОг, МОх, СО, ГМ, фенол) была проведена покомпонентная оценка дальности и интенсивности распространения. Программа "ОНД-86 Калькулятор" (версия 1.0), использованная нами для визуализации результатов в картографические модели, предназначена для оценочного расчета полей концентраций вредных веществ в атмосфере без учета влияния застройки (в соответствии с ОНД - 86 для точечных источников).

«ОНД-86 Калькулятор» (версия 1.0.) дает возможность задавать параметры той площади вокруг источника загрязнения, в пределах которой нам необходимо установить концентрации загрязняющих веществ. В качестве входных параметров используются стандартные показатели, указанные в методике ОНД-86 («ОНД-86. ..»,1987) для формулы расчета максимальных концентраций (Стах) загрязняющих веществ на различном расстоянии от источника загрязнения.

Покомпонентная оценка выявила, что территорию города Липецка можно разделить на зоны в зависимости от интенсивности концентраций тех или иных загрязнителей. Это зона «максимальных концентраций», зона «снижения концентраций» и зона «фоновых значений». Территориальные границы этих зон различны для разных компонентов. Например, зона «максимальных концентраций» сернистого ангидрида локализована в радиусе 3 км вокруг предприятия, она полностью охватывает промышленную площадку комбината и часть жилой застройки, расположенной в санитарно-защитной зоне НЛМК. Зона «снижения концентраций» сернистого ангидрида от уровня 0,5 мг/куб. м до 0,3 мг/куб. м локализуется в радиусе 3-8 км от предприятия, охватывая левобережную селитебную территорию, где проживает почти треть городского населения. Условную границу этой зоны можно провести по р. Воронеж. Правобережная часть города располагается в зоне «фоновых значений», где концентрации сернистого ангидрида не превышают 0,25 мг/куб. м, а на расстоянии 12 км от предприятия составляют - 0,08 мг/куб.м.

Суммирующее воздействие загрязнителей было рассчитано нами по следующему ряду веществ (SO2.NO«. СО, ШБ, фенол). Расчеты показали, что суммирующее воздействие имеет большую интенсивность, чем при покомпонентной оценке. В радиусе 2,5 - 3 км вокруг предприятия концентрации загрязняющих веществ являются экстремально высокими,

зачастую превышая ПДК в 14 и более раз. Максимальная концентрация (Ошх,) рассчитанная для промышленной площадки составила - 17,9 ПДК.

Граница городской черты совпадет с изолинией, где значения ПДК по сумме компонентов достигают санитарной нормы. Минимально рассчитанное значе-

ние суммы загрязнителей на расстоянии 17 км от источника загрязнений (С mjn) составляет 0,06 ПДК. Таким образом, практически весь город оказывается в зоне превышения концентраций. Поэтому городскую черту можно причислить к зоне значительного влияния по рассчитанному ряду загрязнителей, пригородная территория не попадает в эту зону.

По оценкам работников аналитической лаборатории HJIMK, осуществляющей регулярные замеры загрязнителей в направлении преобладающего ветра, дальность влияния HJIMK составляет 15 км. По данным дешифрирования фотоснимков ареал загрязнения с превышением альбедо снежного покрова в 2 раза составляет 40 км («Зоны загрязнения...», 1992).

Сравнение данных расчетов, литературных данных и результатов собственных биоиндикационных исследований выявило сходство в определении интенсивности воздействия в пределах городской территории. Так, зоны загрязнения, полученные расчетным путем («ОНД-86...», 1987) территориально совпадают с зонами экокомфортности, определенными по видовому разнообразию и общему проективному покрытию лишайников. Это дает нам право утверждать, что биоиндикационные методы являются адекватными расчетным в оценке интенсивности загрязнения городской территории.

В определении дальности влияния Новолипецкого металлургического комбината на пригородную зону обнаружено значительное превышение в масштабах, полученных биоиндикационными методами по сравнению с рассчитанными по ОНД-86 («ОНД-86...», 1987). По результатам оценки морфологических параметров сосны обыкновенной, клена платаполистного и березы повислой нами установлено, что дальность выраженного влияния металлургического комбината составляет около 40 км. Но и на расстоянии 60 км от производства, состояние большинства исследованных морфологических параметров можно назвать лишь удовлетворительным. Очевидно, что дальность влияния столь крупного производства на прилегающую территорию превышает 60 км. Таким образом, дальность влияния металлургического комбината установленная методами биодиагностики в три раза превышает площадь, полученную по методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ. В оценке дальности влияния производства результаты биоиндикации в ряде случаев оказываются более показательными, нежели полученные расчетным путем, так как позволяют оценить не сам факт присутствия загрязняющих веществ, а последствия их воздействия.

19_

ВЫВОДЫ

1. В качестве основы биоиндикационного исследования целесообразно использовать картографические модели приземных концентраций тех загрязнителей, действие которых может стать фактором потенциальной опасности для изучаемых объектов фитобиоты. В рамках исследованной территории к ряду этих загрязнителей относятся: диоксид серы, диоксид азота, фенол, формальдегид, оксид углерода, взвешенные частицы, вещества 1 класса опасности (никель, цинк, свинец, медь). Картографические модели концентрации загрязнителей атмосферы, полученные расчетным путем по методике ОНД-86 («ОНД-86...»,1987), дают представление об интенсивности загрязнения близлежащих к предприятию территорий, не отражая реальной картины дальности воздействия выбросов. В нашем исследовании расчет выявил, что максимальная дальность влияния выбросов НЛМК не превышает 17 км.

2. Биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу признаков хвойных (на примере сосны обыкновенной) может быть рекомендована в качестве основного способа фитомониторинга при оценке дальности влияния металлургического производства в зимнее время. В изучении морфологических параметров сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) степень хлорозов и некрозов хвои обратно пропорциональна расстоянию от источника загрязнений, продолжительность жизни и масса хвоинок увеличиваются при удалении от источника. Длина хвои не показала прямых зависимостей с расстоянием от источника. Однако, деление вариационного ряда встречаемости длины хвоинок на б классов, помогло установить, что преобладание 3-4 классов свидетельствуют о благополучном состоянии территории, а 1-2 и 5-6 - об угнетении сосны и сильном антропогенном прессинге.

3. Результаты биоиндикации поражения листовых пластин клена платаноли-стного в рамках целевого исследования совпадают с данными, полученными по накоплению ТМ в листовых пластинах. Определенную корректировку могут внести продукты превращений окислов серы и азота, характерные для выбросов металлургических заводов, что требует дополнительного исследования. Опыт использования клена платанолистного (Acer platanoides) дает право рекомендовать его в качестве основного объекта фитомониторинга дальности аэротехногенного воздействия в летнее время. Наибольшую эффективность дают комплексные исследования, включающие как оценку степени хлорозов и некрозов листовых пластин, так и физико-химическое определение накопления химических элементов.

4. Оценка, проведенная для березы повислой, свидетельствует о возникновении зоны с критическими условиями нарушенное™ среды в районе Новолипецкого парка. К наиболее «здоровым» экосистемам в городских условиях можно отнести Нижний парк, где интегральный показатель флуктуирующей асимметрии по своей величине близок к значениям, рассчитанным для пригородной зоны. В связи с тем, что этот парк занимает большую площадь (120 га), для таких крупных промышленных центров как Липецк, целесообразно реко-

мендовать создание рекреационных зон, занимающих значительные территории. Данная методика может быть рекомендована в качестве способа фитомониторинга общего состояния территории исследования.

5. Лихеноиндикация показала, что видовое разнообразие эпифитных лишайников пригородной территории достигает 11 видов, в городе этот показатель составляет 8 видов. В условиях пригородной среды преимущественное распространение получают гемерофильные и среднеустойчивые виды. В городских условиях средне и высокоустойчивые виды. Анализ по коэффициентам общности состава древесных пород и лишайников показал, что видовой состав лихе-нофлоры в большей степени определяется характером атмосферного загрязнения и в меньшей степени зависит от состава древесных пород. Анализ индексов показал, что большинство изученных зон города Липецка располагаются в «зоне борьбы». В пределах «зоны борьбы» степень атмосферного загрязнения может быть различной, что подтверждают результаты расчетов по методике ОНД-86 («ОНД-86...», 1987).

6. Создание электронной базы данных по результатам биоиндикационного исследования позволяет ускорить обработку материала, сделать доступ к результатам каждого из исследований мобильным, дает возможность использовать биоиндикационный материал в ГИС различного уровня сложности. Наиболее наглядной и удобной формой представления результатов биоиндикационных исследований и экологической оценки территорий является его картографическое отображение, наложенное на топографическую основу.

7. Дальность влияния металлургического комбината, установленная методами биодиагностики, в три раза превышает площадь, полученную по методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ («ОНД-86...», 1987). Оптимальным решением проблемы негативного влияния воздушного загрязнения на объекты фитобиоты мы считаем создание централизованной системы фитомониторинга, которая бы позволила оперативно реагировать на изменения биоиндикационных параметров управлением среды.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Попова О.В. Комплексная характеристика загрязнения воздушной среды крупного металлургического центра (на примере города Липецка) / О.В. Попова // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. - 2005. — № 1. - С. 67-76.

2. Popova О. Effective forecasting of air pollution. / O. Popova // Young europeans environmental reasearch (YEER): The International Competition, 21-25 Nov., 1996, Bremen.-Hamburg, 1996. - P. 27.

3. Popova O. Operative Evaluation of air pollution in the city of Voronezh. / O. Popova, E. Kuriova // Ecological Congress International Journal. - Manhattan, -1999.-Vol. 2, №4. - P.15-18.

4. Попова О.В. Методы биотестирования в исследовании токсических свойств макромицетов / О.В. Попова // Труды молодых ученых Воронежского государственного университета. - 2002. - Вып. 2. - С. 157-159.

5. Шакалова О.В. (Попова О.В.) Применение методов лихеноиндикации для определения гигиенического состояния ландшафтно-техногенных микрозон крупного промышленного центра» (на примере г. Липецк) / О.В. Шакалова (О.В. Попова) // Труды молодых ученых Воронежского государственного университета. - Воронеж, 2003.-Вып. 1.-С. 114-117.

6. Попова О.В. Влияние Новолипецкого металлургического комбината на растительность пригородных рекреационных зон г. Липецка (на примере клена платанолистного) / О.В. Попова // Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе: материалы 5-ой регион, науч.- практ. конф. - Воронеж, 2005. - С. 103-105.

7. Попова О.В. Индикация дальности и интенсивности влияния Новолипецкого металлургического комбината / О.В. Попова, А.И. Федорова // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Химия. Биология. Фармация. - 2005. - № 1. - С. 135-142.

8. Попова О.В. Биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу признаков хвойных на примере сосны обыкновенной {Pinus sylvestris L.) / O.B. Попова // Проблемы экологии и безопасности Центрального Черноземья РФ : материалы 9-ой регион, науч.-практ. конф. - Липецк, 2005. - С. 101-104.

9. Попова О.В.Флуктуирующая асимметрия березы повислой (Betula pendula) как индикатор общего состояния среды. / О.В. Попова // Экологические проблемы больших городов и промышленных зон: материалы 2-ой регион. науч.- практ. конф. - Смоленск, 2006. - С. 40-41.

Работа №1 опубликована в ведущем рецензируемом издании, соответствующем перечню ВАК РФ.

Для заметок

Подписано в печать 19 декабря 2006 г. Усл.печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 1. Формат 60х84'/1б. Тираж 100 экз. Заказ № Типография Воронежского института МВД России 394 Воронеж, проспект Патриотов, 53

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Попова, Ольга Владимировна

Введение.

Глава 1. Общие особенности биоиндикации загрязнения окружающей среды как метода научного исследования.

1.1. Использование морфологических признаков покрытосеменных и голосеменных растений в качестве биоиндикационных параметров.

1.2. Метод анализа флуктуирующей асимметрии листьев.

1.3. Аккумулятивные свойства растений.

1.4. Лихеноиндикация.

Глава 2. Состояние воздушной среды города Липецка и пригородных территорий.

2.1. Общие особенности состояния воздушной среды.

2.2. НЛМК - основной загрязнитель атмосферы (состав выбросов, расположение источников, расчет концентраций диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, сероводорода, фенола и групп суммации загрязняющих веществ).

2.3. Влияние метеорологических условий на накопление, перенос и рассеивание загрязнителей атмосферы в г. Липецке и пригородной зоне.

Глава 3. Индикация дальности и интенсивности влияния выбросов Новолипецкого металлургического комбината на фитобиоту рекреационных зон г. Липецка и пригорода

3. 1. Общие особенности системы фитомониторинга.

3.2. Индикация воздушного загрязнения по морфометрическим признакам высших растений.

3.2.1. Индикация состояния воздушной среды по комплексу признаков сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).

3.2.2. Индикация загрязнения атмосферы по морфологическим признакам и накоплению тяжелых металлов в листьях клена платанолистного (Acer platanoides).

3.2.3. Использование флуктуирующей асимметрии листьев как биоиндикационного признака состояния среды (на примере березы повислой

Be tula pendula)).

3.3. Использование лишайников для диагностики состояния воздушной среды.

Глава 4. Создание базы данных и тематически карт по результатам биоиндикации.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города"

Актуальность темы. Оценка качества урбанизированной среды, насыщенной разнообразными источниками загрязнения атмосферы, наряду с теоретическим, имеет важнейшее практическое значение. Использование физических, физико-химических, химических методов при их высокой точности не может создать полной картины экологической ситуации. Инструментальный контроль дает информацию о концентрации загрязнителей, присутствующих в воздухе на данный момент времени. Загрязнители, присутствующие в окружающей среде в низких концентрациях, как правило, не отслеживаются, хотя их влияние на природные объекты сохраняется. Напротив, природные компоненты урбосреды, и, в первую очередь, растения как объекты фитомониторинга, могут использоваться для получения информации как о недавнем и кратковременном, так и о длительном (хроническом) воздействии загрязняющих веществ в течение определенного периода времени в прошлом («Биоиндикация.», 1988). Пороговые концентрации загрязнителей, влияющих на растительные и животные организмы, зачастую существенно различаются («Биогеохимические основы.», 1993), а поскольку практика использования существующих нормативов ПДК основывается на реакциях животных организмов, растения в ряде случаев оказываются более чувствительными сенсорами (Батоян В.В., 1990). Наконец, анализируя растения в составе зеленых насаждений города, мы приобретаем возможность определения ответных реакций, интегрированных во времени и пространстве.

Черненькова Т.В., 2002 и др.). В условиях южной лесостепи исследования в этом направлении предпринимались в гораздо меньших масштабах. Существуют данные использования сосны обыкновенной для биоиндикации, позволяющей учесть степень влияния комплекса естественных факторов и техногенной нагрузки в различных почвенио-климатических условиях ареала обитания в зависимости от этапов онтогенеза (Луговской A.M., 2004). Проводилась индикация урбанизированных экосистем лесостепи с помощью лишайников (Мучник Е. Э., 1994). Однако проблема установления наиболее приемлемых видов-биоиндикаторов остается актуальной.

Целью настоящей работы стало изучение и оценка пространственных особенностей воздействия атмосферных поллютантов на фитобиоту городской и пригородной территорий г. Липецка с помощью различных методов биоиндикации.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- произведен расчет приземных концентраций загрязнителей, основанный на «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86 [59] и определены поля рассеивания основных загрязнителей атмосферы;

- проведена индикация воздушного загрязнения пригородных территорий по комплексу признаков хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.);

- изучены особенности хлорозов и некрозов листовых пластин клена платанолистного (Acer platanoides) при удалении от источника загрязнения, проведен анализ накопления в листьях тяжелых металлов (свинца, кадмия, цинка и меди);

- оценено влияние атмосферного загрязнения на состояние эпифитных лишайников городской территории;

-на основе результатов биоиндикации составлена электронная база данных и тематические карты состояния различных объектов фитобиоты.

Объект исследования - фитобиота городских и пригородных территорий города Липецка.

На защиту выносятся:

• результаты оценки загрязнения воздушной среды в зоне влияния металлургического производства по морфометрическим признакам высших растений;

• результаты оценки экологической ситуации г. Липецка и пригородной зоны методами лихеноиндикации;

• методические основы использования ГИС фитомониторинга и составления тематических карт по результатам биоиндикационных исследований;

• результаты сравнения дальности влияния Новолипецкого металлургического комбината расчетным [59] и биоиндикационным методами.

Методологическая и информационная база. В качестве теоретико-методологической базы данной работы использованы труды отечественных и зарубежных специалистов в области биоиндикации и геоэкологии. В работе упоминаются теоретические обобщения и практические работы более чем 70 исследователей. В диссертации используются статистический, экспедиционный, аналитический, сравнительно-аналитический, компьютерно-картографический методы.

Исходный материал. Работа выполнена на основе исследования статистического, оценочного, аналитического материала, изучения периодического материала и монографий отечественных и зарубежных авторов, данных практических биоиндикационных исследований проведенных автором в 2002 - 2005 гг.

Научная новизна исследования состоит в следующем: впервые осуществлено многокомпонентное исследование биоиндикационных параметров фитобиоты на территории г. Липецка и пригородной зоны и дана комплексная оценка ее состояния в зонах с разным уровнем интенсивности загрязнения;

- разработана и апробирована новая методика оценки степени поражения листовых пластин хлорозами и некрозами, инструментальная погрешность которой не превышает 1%;

Практическое значение работы. Результаты данной работы имеют практическое значение для совершенствования системы мониторинга и управления природной средой путем дополнения массива данных химических и физико-химических измерений значениями биоиндикационных параметров. Кроме того, в связи с созданием на территории Липецкой области особых рекреационно-туристических зон, данные исследования могут быть использованы для оценки и прогноза состояния фитобиоты в имеющихся и планируемых местах рекреации.

Полученные результаты. В диссертации представлены результаты собственных полевых исследований, организованных автором на территории г. Липецка и пригородной зоны в период с 2002 по 2005 гг. На их основе создана электронная база данных по следующим направлениям:

1. Биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу признаков сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L). Структура базы данных включает: 7 типологических точек, 1 вид биоиндикатор, 4 биоиндикационных морфологических признака.

2. Индикация по морфологическим признакам и накоплению тяжелых металлов в листьях клена платанолистного (Acer platanoides). Структура базы данных включает: 6 типологических точек, расположенных на различном расстоянии от крупного источника загрязнений Новолипецкого металлургического комбината, 1 вид биоиндикатор, 1 биоиндикационный морфологический признак, 4 биогеохимических признака.

3. Индикация состояния среды по флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой (Betula pendula). Структура базы данных включает в себя: 7 типологических точек, 1 вид биоиндикатор, 1 биоиндикационный морфологический признак (рассчитанный по 5 пластическим признакам).

4. Использование лишайников для диагностики состояния воздушной среды. Структура базы данных включает: 7 типологических точек, 11 видов биоиндикаторов, 1 биоиндикационный признак.

Реализация результатов исследования. Результаты биоиндикационных исследований используются в работе управления экологии администрации г. Липецка в качестве теоретической основы при осуществлении планирования озеленительных работ в рамках городской территории. Данные об угрожающем состоянии сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на территориях прилегающих к Новолипецкому металлургическому комбинату используются липецкой общественной организацией «Эколог» для участия в конкурсе на получение социального гранта на лесовосстановительные работы. Данные оценки флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betula pendula) вошли в отчет о состоянии древесной растительности городской территории, подготовленный МУП «Зеленхоз» г. Липецк. Материалы и результаты исследования используются также в учебном процессе при проведении лекционных и практических занятий по курсу «Биоиндикация» на факультете географии и геоэкологии Воронежского Государственного Университета.

Апробация работы. Основные положения исследования были представлены на 7-ом международном конкурсе «Молодежь Европы -окружающей среде» (Бремен, 1996); на 5-ой региональной научно-практической конференции «Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в школе» (Воронеж, 2005); на 9-ой региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и безопасности Центрального Черноземья РФ» (Липецк, 2005); на 2-ой региональной научно - практической конференции «Экологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Смоленск, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в реферируемых изданиях, часть которых указанны в библиографическом списке [61,62,63,64,65,84].

Структура и объем работ. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка литературы общим объемом 2 страниц, в том числе 27 рисунков, 24 таблицы. Библиографический список включает 145 источников, в том числе 57 иностранных.

Первая глава посвящена исследованию биоиндикации как метода, рассмотрению его преимуществ и отрицательных сторон, описанию наиболее оправдавших себя методик. Методики, выбранные нами для практического применения, рассматриваются более подробно, в подразделах данной главы. В их числе: использование морфологических признаков покрытосеменных и хвойных растений в качестве биоиндикационных параметров, метод анализа флуктуирующей асимметрии, методики, исследующие аккумулятивные свойства растений, лихеноиндикация. Структурно глава делится на четыре раздела. Среди авторов, сделавших полезные практические обобщения хотелось бы отметить работы иностранных специалистов: Kovacs и Taylor [116,136], а в списке отечественных исследователей, выделить произведения Алексеева В.А[1], Батояна В.В. и др. [6], Луговского A.M. [49,85] Захарова В.М. и др. [29,30], а также практическое пособие Федоровой А.И. и Никольской А.Н. [78]. Тема лихеноиндикации является наиболее методически обоснованной в среде иностранных авторов, в главе упоминаются теоретические обобщения и практические работы 70 исследователей, в числе которых хотелось бы отметить: Бязрова Л.Г. [12,13,14,15], Горшкова В.В [20], Инсарова Г.Э. [34,35], Шапиро И.А. [85] и др. В нашем регионе, среди специалистов - лехенологов, можно выделить исследования Мучник Е. Э. [55,56].

Вторая глава включает описание состояния воздушной среды города Липецка и пригородных территорий, рассматривается система существующих наблюдения за воздушным загрязнением, динамика последних лет, основные источники загрязнения. Новолипецкий металлургический комбинат, как основной загрязнитель атмосферы, описывается с точки зрения особенностей состава выбросов, расположения источников, метеорологических особенностей распространения выбросов. Один из подразделов главы посвящен расчету приземных концентраций воздушных загрязнителей по методике «ОНД-86»[59]. Визуализированные результаты расчетов в форме карт составлены и проанализированы автором.

Третья глава посвящена описанию практической части исследования, проводимого автором с 2002 по 2005 гг. В разделе представлены обобщения и выводы, полученные посредством анализа экспедиционного материала. Оценка состояния фитобиоты в зоне влияния крупного промышленного производства проведена с помощью ряда методик, в числе которых; индикация по морфометрическим признакам высших растений, лихеноиндикация, изучение аккумулятивных свойств высших растений. В подразделе, посвященном биоиндикации с помощью клена платанолистного (Acer platanoides), приводится усовершенствованная автором методика оценки хлорозов и некрозов, которая позволяет снизить погрешность до минимума, а также делает обработку более оперативной.

Четвертая глава предлагает обобщенный опыт создания системы ГИС фитомониторинга и практику построения тематических карт по данным биоиндикационных исследований. Здесь наибольший акцент сделан на использование персонального компьютера и программного обеспечения при анализе имеющегося массива данных, рекомендуется использование таких программ как: MS Excel (не ниже версии 4), MS Access (любой версии), Maplnfo (не ниже версии 4.5), GS Surfer (не ниже версии 5.0), Vespa plus и др.

Заключение представляет собой краткий анализ проделанной работы и содержит основные положения, представленные в исследовании и сделанные в результате выводы.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Попова, Ольга Владимировна

Основные выводы, полученные в результате проведенного исследования таковы.

1. В качестве основы биоиндикационного исследования целесообразно использовать картографические модели приземных концентраций тех загрязнителей, действие которых может стать фактором потенциальной опасности для изучаемых объектов фитобиоты. В рамках исследованной территории к ряду этих загрязнителей относятся: диоксид серы, диоксид азота, фенол, формальдегид, оксид углерода, взвешенные частицы, вещества 1 класса опасности (никель, цинк, свинец, медь). Картографические модели концентрации загрязнителей атмосферы, полученные расчетным путем по методике ОНД-86 («ОНД-86.»,1987), дают представление об интенсивности загрязнения близлежащих к предприятию территорий, не отражая реальной картины дальности воздействия выбросов. В нашем исследовании расчет выявил, что максимальная дальность влияния выбросов НЛМК не превышает 17 км.

2. Биоиндикация состояния воздушной среды по комплексу признаков хвойных (на примере сосны обыкновенной) может быть рекомендована в качестве основного способа фитомониторинга при оценке дальности влияния металлургического производства в зимнее время. В изучении морфологических параметров сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) степень хлорозов и некрозов хвои обратно пропорциональна расстоянию от источника загрязнений, продолжительность жизни и масса хвоинок увеличиваются при удалении от источника. Длина хвои не показала прямых зависимостей с расстоянием от источника. Однако, деление вариационного ряда встречаемости длины хвоинок на 6 классов, помогло установить, что преобладание 3-4 классов свидетельствуют о благополучном состоянии территории, а 1-2 и 5-6 - об угнетении сосны и сильном антропогенном прессинге.

3. Результаты биоиндикации поражения листовых пластин клена платанолистного в рамках целевого исследования совпадают с данными, полученными по накоплению ТМ в листовых пластинах. Определенную корректировку могут внести продукты превращений окислов серы и азота, характерные для выбросов металлургических заводов, что требует дополнительного исследования. Опыт использования клена платанолистного (Acer platanoides) дает право рекомендовать его в качестве основного объекта фитомониторинга дальности аэротехногенного воздействия в летнее время. Наибольшую эффективность дают комплексные исследования, включающие как оценку степени хлорозов и некрозов листовых пластин, так и физико-химическое определение накопления химических элементов.

4. Оценка, проведенная для березы повислой, свидетельствует о возникновении зоны с критическими условиями нарушенности среды в районе Новолипецкого парка. К наиболее «здоровым» экосистемам в городских условиях можно отнести Нижний парк, где интегральный показатель флуктуирующей асимметрии по своей величине близок к значениям, рассчитанным для пригородной зоны. В связи с тем, что этот парк занимает большую площадь (120 га), для таких крупных промышленных центров как Липецк, целесообразно рекомендовать создание рекреационных зон, занимающих значительные территории. Данная методика может быть рекомендована в качестве способа фитомониторинга общего состояния территории исследования.

5. Лихеноиндикация показала, что видовое разнообразие эпифитных лишайников пригородной территории достигает 11 видов, в городе этот показатель составляет 8 видов. В условиях пригородной среды преимущественное распространение получают гемерофильные и среднеустойчивые виды. В городских условиях средне и высокоустойчивые виды. Анализ по коэффициентам общности состава древесных пород и лишайников показал, что видовой состав лихенофлоры в большей степени определяется характером атмосферного загрязнения и в меньшей степени зависит от состава древесных пород. Анализ индексов показал, что большинство изученных зон города Липецка располагаются в «зоне борьбы». В пределах «зоны борьбы» степень атмосферного загрязнения может быть различной, что подтверждают результаты расчетов по методике ОНД-86 («ОНД-86.», 1987).

6. Создание электронной базы данных по результатам биоиндикационного исследования позволяет ускорить обработку материала, сделать доступ к результатам каждого из исследований мобильным, дает возможность использовать биоиндикационный материал в ГИС различного уровня сложности. Наиболее наглядной и удобной формой представления результатов биоиндикационных исследований - экологической оценки территорий -является его картографическое отображение, наложенное на топографическую основу.

7. Дальность влияния металлургического комбината, установленная методами биодиагностики, в три раза превышает площадь, полученную по методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ. В этой связи оптимальным решением проблемы негативного влияния воздушного загрязнения на объекты фитобиоты мы считаем создание централизованной системы фитомониторинга, которая бы позволила оперативно реагировать на изменения биоиндикационных параметров управлением среды.

Список использованных сокращений

ААЗ - аккумуляция атмосферных загрязнений ВСВ - временно согласованные выбросы ЕС - Европейское Сообщество

Кс - коэффициент концентрации химического элемента НЛМК - Новолипецкий металлургический комбинат ООВХ - относительный общий возраст хвои ООН - Организация Объединенных Наций ООПТ - особо охраняемые природные территории ПДВ - предельно допустимый выброс

ПДК СС - среднесуточная предельно допустимая концентрация

См - максимальная концентрация вещества у земной поверхности, полученная в результате расчета по методике ОНД -86

ТМ - тяжелые металлы

ФА - флуктуирующая асимметрия

DI - индекс повреждения хвои

IAP (index of air pollution) - индекс загрязнения атмосферы

191

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение состояния окружающей природной среды, прогнозирование ее изменений под антропогенным воздействием, определение с экологических позиций безопасных уровней техногенных нагрузок является одной из важнейших социально-экономических задач на современном этапе развития человечества. Загрязнение окружающей среды - это геохимический процесс, подчиняющийся общим закономерностям, установленным при изучении геохимии ландшафта. В условиях города этот процесс многократно осложнен вмешательством человека, нарушающим естественные пути миграции загрязняющих веществ. Для сбора и анализа подобных данных необходим всесторонний мониторинг среды нашего обитания. Проведение комплексного анализа загрязнения атмосферного воздуха с использованием расчетного мониторинга и измерений на стационарных постах ЦГМС позволило оценить и проанализировать проблемы данного компонента окружающей среды для г. Липецка в привязке к источникам загрязнения и фактическим метеопараметрам. Количественная оценка этой нагрузки осуществляется государственными органами (Роспортебнадзор, Гидрометеослужба). Основу этой оценки составляют методы химического и физико-химического анализа основанные на сравнении фактических концентраций с уровнями ПДК.

Важнейшей составной частью экологического мониторинга окружающей природной среды является биомониторинг — система наблюдений, оценки и прогноза различных изменений в биоте, вызванных факторами антропогенного происхождения. Биомониторинг делает возможной прямую оценку качества среды и является одним из уровней последовательного процесса изучения здоровья экосистемы. Основной задачей биологического мониторинга является наблюдение за уровнем загрязнения биоты с целью разработки систем раннего оповещения, диагностики и прогнозирования. На сегодняшний день в г. Липецке отсутствует биологическая составляющая в системе регулярных наблюдений. Это связано в первую очередь с тем, что изучение изменений биохимических и физиологических реакций растений под влиянием антропогенных воздействий требует специальных лабораторий и обученного персонала, дорогостоящих реактивов и приборов. Несмотря на бурное развитие физико-химической биологии, в практике фитоиндикации, которая является одним из направлений биомониторинга, часто учитывают анатомо-морфологические изменения растений. Такие исследования привлекают в первую очередь незначительными затратами труда и средств при наблюдении и оценке наблюдаемых явлений. Проведенная нами научно - исследовательская работа по изучению комплекса анатомо-морфологических изменений ряда объектов фитобиоты от лишайников до высших растений показала, что полученные результаты могут послужить для оценки уровня загрязнения атмосферы и степени влияния его на высшие растения. Необходимость подобного исследования была обусловлено потребностью в теоретическом и практическом обосновании системы фитомониторинга на изучаемой территории с помощью ряда методик биоиндикации.

Результаты данной работы имеют практическое значение для совершенствования системы мониторинга и управления природной средой путем дополнения массива данных химических и физико-химических измерений значениями биоиндикационных параметров. Основные научные результаты диссертационного исследования построены на основе анализа большого фактического материала, с использованием широкого спектра методов исследования и детальной проработки около 150 научных публикаций, что подтверждает обоснованность и достоверность основных положений и выводов диссертации. Кроме того, в основу данной работы были положены теоретические разработки, экспериментальные данные, результаты собственных экспедиционных исследований (2002-2005 гг.). В качестве материалов исследований использовались официальные публикации и архивные документы Государственного филиала Липецкого центра гидрометеослужбы, Государственного центра Роспортребнадзора по Липецкой области, данные физико-химической лаборатории ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат, карты исследуемой территории и другие сопутствующие материалы.

Главными этапами деятельности при разработке теоретического обоснования для проведения биоиндикационных исследований в г. Липецке и пригородной зоне был отбор подходящих природных объектов и методов, способных с достаточно большой точностью выявлять «отклик» организма на загрязнение среды, в которой он находится, определение регламента, согласование методик, проектирование и закладка мест отбора биоиндикационного материала. Практическую часть исследования можно условно разделить на два этапа, первый из которых был связан с выяснением состояния воздушной среды на различном расстоянии от основного источника загрязнения - Новолипецкого металлургического комбината. В качестве основы биоиндикационного исследования использовались картографические модели приземных концентраций тех загрязнителей, действие которых, согласно литературным данным, является фактором потенциальной опасности для объектов фитобиоты. Картографические модели концентрации загрязнителей атмосферы, полученные расчетным путем по методике ОНД-86 [59], помогли составить представление об интенсивности загрязнения близлежащих к предприятию территорий.

Вторым этапом практической части исследования стало проведение биоиндикации загрязнения атмосферы исследуемой территории с использованием целого ряда объектов и их анатомо-морфологических признаков, рекомендуемых в литературе как наиболее информативные при установлении состояния воздушной среды.

Подбор объектов для фитомониторинга производился на основе ряда эколого-физических закономерностей, основными из которых являются: интегрированный характер ответных реакций растений на весь комплекс условий местообитания, несводимый к ответу исключительно на техногенное загрязнение; неодинаковый уровень газоустойчивости различных представителей фитобиоты; сезонная динамика в исследовании экофизиологических показателей; гетерогенность условий лесостепи, существование которой особенно отчетливо обнаруживается в городских агломерациях с высокой численностью населения и интенсивным развитием промышленности. Последнее в ряде случаев ставило под сомнение возможность соблюсти правило единствешюго различия при выборе контроля.

Путем анализа ряда исследований, проведенных в других регионах, с учетом соблюдения основных эколого-физических закономерностей, были определены основные направления, разработка которых могла быть полезной при установлении состояния воздушной среды исследуемой территории методами биоиндикации. К их числу мы отнесли биоиндикацию с помощью морфологических признаков покрытосеменных и голосеменных растений, метод анализа флуктуирующей асимметрии, оценку аккумулятивных свойств растений и лихеноиндикацию загрязнения среды.

В качестве объектов, соответствующих цели нашего исследования, были выбраны следующие виды растений: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), клен платанолистный (Acer platanoides), береза повислая (Betula pendula) и лихенобиота городской территории, включающая 11 видов лишайников.

Исследования установили, что степень загрязнения воздуха в ряде случаев прямо пропорциональна количественному изменению различных морфологических признаков объектов фитобиоты.

По результатам биоиндикационных исследований была создана электронная база данных, выполненная на основе программы MS Access., которая дает возможность использовать биоиндикационный материал в ГИС различного уровня сложности. В качестве основы для карт биоиндикации и биомониторинга были взяты оцифрованные карты и схемы исследуемой территории, выполненные с помощью стандартных ГИС (Maplnfo).

В работе использовался комплексный подход к оценке состояния воздушной среды г. Липецка, включающий анализ существующих данных о загрязнении территории, расчет приземных концентраций загрязняющих веществ, оценку состояния среды с помощью методов биоиндикации. Таким образом, впервые было осуществлено многокомпонентное исследование биоиндикационных параметров фитобиоты на территории г. Липецка и пригородной зоны и дана комплексная оценка ее состояния в зонах с разным уровнем интенсивности загрязнения. Установленные виды-биоиндикаторы и их реакции на загрязнение атмосферы могут служить основой для оценки динамики воздействия Новолипецкого металлургического комбината в будущем. В результате подтвердилась наша гипотеза о том, что физические, физико-химические, химические методы обследования при их высокой точности не дают полной картины экологической ситуации.

Таким образом, после завершения комплекса биоиндикационных исследований загрязнения атмосферы в г.Липецке и пригородной зоне был сделан ряд теоретических и практических обобщений, способных помочь на этапе организации и внедрения системы регулярных наблюдений за состоянием объектов фитобиоты, которая послужит необходимым дополнением к уже существующим наблюдениям за состоянием природной среды.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Попова, Ольга Владимировна, Воронеж

1. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев /

2. B.А. Алексеев // Лесоведение. 1989. -№ 4. - С. 51-57.

3. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. -Л.: Агропромиздат, 1987. -142 с.

4. Андерсон Ф.К. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение / Ф.К. Андерсон, М. Трешоу // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л., 1988.1. C. 295-326.

5. Аржанова B.C. Лихеноиндикационные исследования в заповедниках / B.C. Аржанова, И.Ф. Скирина // III Дальневосточная конференция по заповедному делу, 9-12 сентября 1997 г., Владивосток : тез. докл. -Владивосток, 1997.-С. 16.

6. Баденкова С.В. Опыт лихеноиндикации загрязнения ландшафтов Восточного Сихотэ-Алиня / С.В. Баденкова, Л.А. Княжева, И.Ф. Кононова // Сихотэ-Алинский биосферный район : принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток, 1981.-С. 128-137.

7. Батоян В.В. Биогеохимическая оценка состояния природной среды (опыт разработки регионального анализа) / В.В. Батоян, B.C. Вшивцев, Н.С. Касимов // Труды биогеохимической лаборатории. М., 1990. - Т 21. - С. 108-124.

8. Белкина О.А. Ландшафтные аспекты лихеноиндикации загрязнения природной среды / О.А. Белкина // Вестн. МГУ. Сер. геогр. 1982. - № 3. -С. 78-81.

9. Биогеохимические основы экологического нормирования / под ред. А.Н. Спиридонова. М.: Наука, 1993. - 126 с.

10. Биогеохимические особенности загрязнения территории Киева / Н.Г. Лютая и др. Киев: Изд-во Укр. гос. геологоразвед. ин-та, 2002. -157 с.

11. Ю.Биоиндикация загрязнения наземных экосистем : пер с нем. / под. ред. Р Шуберта. М.: Мир, 1988. - 348 с.

12. Бязров Л.Г. Антропогенное загрязнение и устойчивость эпифитных лишайниковых синузий / Л.Г. Бязров // Проблемы устойчивовости биологических систем : тез. докл. Всесоюз. шк., 15-20 окт. 1990 г., Севастополь. Харьков, 1990. - С. 315-316.

13. Бязров Л.Г. Использование лихеноценологических исследований для оценки состояния среды / Л.Г. Бязров // Экотоксикология и охрана природы : тез. докл. конф. Рига, 1988. - С. 40-41.

14. Бязров Л.Г. Некоторые аспекты лихеноиндикации загрязнения среды / Л.Г. Бязров // Биоиндикация и биомониторинг. М., 1991. - С. 54-59.

15. Бязров Л.Г. Оценка изменения качества воздушного бассейна Подмосковья с помощью эпифитных лесных лишайников / Л.Г. Бязров // Лесн. хоз-во. -1992.-№10.-С. 13.

16. И.Глазовская М.А. Техногенные потоки веществ в ландшафтах и состояние экосистем / М.А. Глазовская. М.: Наука, 1981. - 234 с.

17. Голубкова Н.С. Влияние роста города на лишайники и лихеноиндикация атмосферных загрязнений г. Казани / Н.С. Голубкова, Н.В. Малышева // Бот. журн. 1978. - Т. 63, № 8. - С. 1145-1152.

18. Голубкова Н.С. Жизненные формы лишайников и лихеносинузии / Н.С. Голубкова, Л.Г. Бязров // Бот. журн. 1989. - Т. 74, № 6. - С. 794-805.

19. Горшков В.В. Распределение проективного покрытия эпифитных лишайников в сосновых лесах при разном уровне атмосферного загрязнения / В.В. Горшков // Лесн. хоз-во. -1992. № ю. - С. 14.

20. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды и природоохранной деятельности в Республике Саха (Якутия) в 2001 году". -Якутск, 2002. 153 с.

21. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2001 году». М.: Наука, 2002. - 674 с.

22. Григорьевская А.Я. Ботанико-географическое районирование Липецкой области / А.Я. Григорьевская // Природа Липецкой области и ее охрана : сб. науч. тр. Липецк, 1996. - С 78-87.

23. Двуреченский В.Н. Горнопромышленный комплекс Липецкой области / В.Н. Двуреченский // Природа Липецкой области и ее охрана : сб. науч. тр. -Воронеж, 1978.-С. 28-33.

24. Денисова С.И. Полевая практика по экологии / С.И. Денисова. Минск : Университетское, 1999. -119 с.

25. Добровольский В.В. Геохимия микроэлементов в почве и атмосфере / В.В. Добровольский // Почвоведение. 1984. -№ 12. - С. 68-78.

26. Доклад о состоянии окружающей природной среды Липецкой области в 2001 году. Липецк : Изд-во ЛЭГИ, 2002. - 182 с.

27. ЗО.Здоровье среды: методика оценки / В.М. Захаров и др.. М. : Центр экол. политика России, 2000. - 68 с.

28. Зоны загрязнения снежного покрова вокруг городов на территории РФ : каталог ореолов для городов с населением более 50 тыс. человек. СПб : Гидрометеоиздат, 1994.-201 с.

29. Ильнн В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов в южной части Западной Сибири / В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1973. - 389 с.

30. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин. -Новосибирск : Наука, 1991. 151 с.

31. Инсаров Г.Э. Об учете лишайников-эпифитов на стволах деревьев / Г.Э. Инсаров // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. -Л., 1982. Т. 5. - С. 25-33.

32. Инсарова И.Д. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха / И.Д. Инсарова, Г.Э. Инсаров // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем.-Л., 1989.-Т. 12.-С. 113-175.

33. Каббата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях/ А. Каббата-Пендиас, X. Пендиас. -М.: Мир, 1989.-498 с.

34. Калуцков В.Н. Производство черных металлов и природная среда (географический аспект). Достижения и перспективы / В.Н. Калуцков // Природные ресурсы и окружающая среда. 1984. - Вып. 33, № 11.- С. 96110.

35. Кашш1 В.К. Особенности накопления свища в растениях бассейна озера Байкал / В.К.Кашин, Г.И. Иванов // Экология. 1998. - Т. 34, № 4. - С. 316318.

36. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере : справ, пособие / Э.Ю. Безуглая и др.. Л. : Гидрометеоиздат, 1983.-328 с.

37. Ковалевский А.Л. Основные закономерности формирования химического состава растений / А.Л. Ковалевский // Биогеохимия растений. Улан-Уде, 1969.-С. 6-28.

38. Ковальский В.В. Геохимическая экология / В.В. Ковальский. М. : Наука, 1974.-176 с.

39. Крищенко В.П. Методы анализа растениеводческой продукции /В.П. Кришенко, С.Н. Труханова, К.Н. Федин ; под. ред. В.П. Крищенко. М. : Колос, 1983.-314 с.

40. Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения / В.А. Алексеев и др.. Л.: Наука, 1990.-198 с.

41. Лиив С.Э.Опыт составления биоиндикационных карт в городах Тарту и Вильянди (южная Эстония) / С.Э. Лиив // Материалы республиканской конференции. Таллин, 1976.-С. 15-18

42. Лихеноиндикация состояния окружающей среды : материалы всесоюз. конф., 3-5 окт. 1978 г. Таллин : АН ЭССР, 1978. - 197 с.

43. Логшюв В.А. Решение проблемы снижения вредного воздействия автотранспортного комплекса города на биосферу / В.А. Логинов, В.М.Тонких // Экология ЦЧО РФ. -1999.-№1.- С. 24-28.

44. Луговской A.M. Реакция морфолого-анатомических признаков сосны обыкновенной в условиях с разной степенью комфортности среды обитания / А. М. Луговской // Экологические системы и приборы. 2004. -№5.-С. 45-47.

45. Мартин Л.Н. Лихеноиндикация и математическое моделирование распространения двуокиси серы на территории Таллина / Л.Н. Мартин, А. Ээнсаар //Изв. АН ЭССР. Биология. 1983. -Т. 32, № 3. -С. 206-215.

46. Матвеев Н.М. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье / Н.М. Матвеев, В.А. Павловский, Н.В. Прохорова. Самара :Изд-во Самар. ун-т, 1997.-215 с.

47. Методика определения металлов в растениях / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т минерального сырья им. Федоровского. М.: ВИМС, 1991. - 185 с.

48. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафты : очерки антропогенного ландшафтоведения / Ф.Н. Мильков. М.: Мысль, 1973. - 224 с.

49. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях / В. М Захаров и др. М.: Центр экол. политика России, 2001. - 78 с.

50. Мучник Е.Э. Лихенофлора Воронежа и окрестностей как показатель антропогенного влияния на зеленую зону города / Е.Э. Мучник // Проблемы экологии Центрального Черноземья. Воронеж, 1992. - С. 121-129.

51. Мэннинг У.Дж. Биомониторинг загрязнений атмосферы с помощью растений / У.Дж. Мэннинг, У.А. Федер. М. .Тидрометеоиздат, 1985. - 143 с.

52. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений / B.C. Николаевский. Новосибирск : Наука, 1979. - 280 с.

53. ОНД-86 : методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л. : Тидрометеоиздат, 1987.-94 с.

54. Павлов Б.К. Оценка уровней техногенного накопления тяжелых металлов компонентами растительности лесных экосистем, существенно различающихся геохимическим фоном / Б.К. Павлов, Е.И. Трошева, A.M.

55. Бейм // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 1989.-Т. 12.-С. 204-210.

56. Попова О.В. Индикация дальности и интенсивности влияния Новолипецкого металлургического комбината / О.В. Попова, А.И. Федорова // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Химия. Биология. Фармация. 2005. - № 1. - С. 135-142.

57. Попова О.В. Комплексная характеристика загрязнения воздушной среды крупного металлургического центра (на примере города Липецка) / О.В. Попова // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. 2005. -№ 1. - С. 67-76.

58. Попова О.В. Методы биотестирования в исследовании токсических свойств макромицетов / О.В. Попова // Труды молодых ученых Воронежского государственного университета. 2002. - Вып. 2. - С. 157-159.

59. Распределение форм тяжелых металлов в естественных ландшафтах Беларуси / В.Б. Кадацкий и др. // Экология. 2001. - Т. 80, №1. - С. 33-37.

60. Рассохина Т.В. Оценка экологического состояния города / Т.В. Рассохина // Экология ЦЧО РФ. 1998. -№ 1. - С. 79-82.

61. Ровенская Л.И. Накопление тяжелых металлов в листьях растений и в почве г. Алма-Аты / Л.И. Ровенская // Промышленная ботаника : состояние и перспективы развития : тез. докл. науч.-практ. конф. Киев, 1990. - С. 143.

62. Санитарные правила и нормы : Сан-Пин 2.2.1/2.1.1. 567-96. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. М.: Минздрав России, 1997. - 47 с.

63. Скарлыгина-Уфимцева М.Д. Техногенное загрязнение растение тяжелыми металлами и его эколого-биологический эффект / М.Д. Скарлыгина-Уфимцева // Тяжелые металлы в окружающей среде. М., 1980. - С. 85-88.

64. Сравнение моделей распространения загрязнений в атмосфере / И.В. Белов и др. // Математическое моделирование. 1999. - Т. 11, № 8. - С. 52-64.

65. Стрельникова Т.Д. Экология города Липецка : учеб.-метод, пособие / Т.Д. Стрельникова, Н.В. Пешкова. Липецк : Инфол, 2003. -176 с.

66. Стрельцов А.Б. Биоиндикационный метод оценки антропогешюго воздействия / А.Б. Стрельцов, А.А. Логинов // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон : материалы докл. Всерос. науч. конф. СПб., 1999. - С. 40-41.

67. Тимофеев-Ресовский Н.В. Некоторые вопросы феногенетики// Актуальные вопросы современной генетики / Н.В. Тимофеев-Ресовский, В.И. Иванов. -М., 1966.-С. 114-130.

68. Трасс Х.Х. Лихеноиндикационные индексы и SO2 / Х.Х. Трасс // Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. М., 1987. - С. 111-115.

69. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии / Ю.А. Урманцев. М.: Мысль, 1974. -112 с.

70. Фадеева М. А. Лишайники сосновых лесов северо-запада Карелии в условиях атмосферного загрязнения : дис. канд. биол. наук / М.А. Фадеева. СПб., 1999.-159 с.

71. Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Федорова, А.Н. Никольская -М.: Владос, 2001.-288 с.

72. Феник С.И. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам / С.И. Феник, Т.Б. Трофимяк, Я.Б. Блюм // Успехи совр. биологии.- 1995. Т. 115, вып. 3. - С. 261-275.

73. Фитомониторинг ландшафтно-архитектурных ансамблей г. Саратова для оценки качества городской среды / О.В. Варламова и др. // Тезисы 9-ой Пущинской международной конференции молодых ученых. СПб, 2006 - С. 40-41.

74. Цветкова Н.Н. Микроэлементы в жизни степного леса / Н.Н. Цветкова // Химизация сельского хозяйства. 1977. -№ 2. - С. 50-54.

75. Чем дышит промышленный город / Э.Ю. Безуглая и др. JI. : Гидрометеоиздат, 1987.-251 с.

76. Шереметьев В. И. Природные и антропогенные факторы формирования лесных ландшафтов Среднего Подонья : Монография // В.И. Шереметьев, Л.А. Межова, A.M. Луговской Воронеж, 2001. - 167 с.

77. Экологическое воздействие загрязнения атмосферного воздуха на здоровье жителей города Липецка / С.И. Савельев и др. // Экология ЦЧО РФ. 2001.- №2. С. 5-7.

78. А study of air-pollution with heavy-metals in Thessaloniki City (Greece) using trees as biological indicators /. T. Sawidis et al. // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 1995. - Vol. 28, № 1. - P. 118-124.

79. Ashenden T.W. Interactive effects of gaseous air pollutants and acid mist on two major pasture grasses / T.W. Ashenden, S.A. Bell, C.R. Rafarel // Agriculture Ecosystems and Environment. 1996. - Vol. 57, № 1. - P. 1-8.

80. Bates J.W. Effects of sulphur dioxide and ozone on lichen colonization of conifers in the Liphook Forest Fumigation Project / J.W. Bates, P.J. McNee, A.R. McLeod //New Phytologist. 1996. - Vol. 132, № 4. - P. 653-660.

81. Bates J.W. Epiphyte recolonization of oaks along a gradient of air pollution in south-east England, 1979-1990 / J.W. Bates, J.N. Bell, A.M. Farmer // Environmental Pollution. 1990. - Vol. 68, № 1-2. - P. 81.

82. Bennett J.P. Floristic summary of plant species in the air-pollution literature / J.P. Bennett // Environmental Pollution. 1996. - Vol. 92, № 3. - P. 253-256.

83. Biomonitoring of air pollution around urban and industrial sites / M. Agrawal et al. //Journal of Environmental Biology. 1991. -№ 12. -P. 211.

84. Brakenhielm S. Impacts of air pollutants on processes in small catchments. Integrated monitoring 1982-1995 in Sweden / S. Brakenhielm // Swedish Environmental Protection Agency Report. -1996. -№ 4524.

85. Breckle S.W. Effects of toxic heavy metals cadmium and lead on growth and mineral nutrition of beech, Fagus sylvatica L. / S.W. Breckle H. Kahle // Vegetatio. 1992. - Vol. 101, № 1. -P. 43-53.

86. Burton M.A.S. Biological monitoring of environmental contaminants (plants) / M.A.S. Burton // MARC Report. 1986. - № 32 : Monitoring and Assessment / Research Centre, King's College London; University of London.

87. Department of Environment (DoE). Air pollution and tree health in the UK. -London: HMSO, 1993.

88. Dmuchowski W. Monitoring environmental-pollution in Poland by chemical-analysis of Scots Pine (Pinus-Sylvestris L) needles / W. Dmuchowski, A. Bytnerowicz // Environmental Pollution. 1995. - Vol. 87, № 1. - P. 87-104.

89. Ecological condition of forests around the eastern part of the Gulf of Finland / H. Haapala et al. // Environmental Pollution. 1996. - Vol. 91, № 2. - P. 253265.

90. Environmental Monitoring in Sweden. Monitor 1990 / ed. C. Bernes. Solna : Swedish Environmental Protection Agency Informs, 1990.

91. Evaluation of regional heavy metal deposition by multivariate analysis of element contents in pine tree barks / G. Huhn et al. // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - Vol. 84, № 3-4. - P. 367-383.

92. Fabiszewski J. Plant reactions as indicators of air pollution in the vicinity of a copper smelter / J. Fabiszewski, T. Brej, K. Bielecki // Acta Soc. Bot. Pol. 1987. -Vol. 56, №2.-P. 353-363.

93. Forest condition in Europe, results of the 1996 crown condition survey : technical Report, EC-UN ECE / M. Lorenz et al.. Brussels ; Geneva, 1997.

94. Hall J.P. Forest health monitoring in Canada: How healthy is the boreal forest?/ J.P. Hall // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - Vol. 82. - P. 77-85.

95. Hamada N. Distribution pattern of air-pollution and epiphytic lichens in the osaka plain (Japan) / N. Hamada, H. Miyawaki, A. Yamada // Journal of Plant Research. 1995. - Vol. 108, № 1092. -P. 483-491.

96. Heavy-metal ecology of terrestrial plants, microorganisms and invertebrates / G.Tyler et al. // Water, Air and Soil Pollution. 1989. - Vol. 47, №3-4.-189.

97. Hawksworth D.L. Qualitative scale for estimating sulphur dioxide air pollution in England and Wales using epiphytic lichen / D.L. Hawksworth, F. Rose // Nature. 1970. -№ 227. - P. 145-148.

98. Hawksworth D.L. Lichens as pollution monitors / D.L. Hawksworth, F. Rose ; Institute of Biology's Studies in Biology. London : Edward Arnold Publishers Ltd., 1976.-№66.

99. Heath R.L. Alteration of chlorophyll in plants upon air pollutant exposure/ R.L. Heath // Biologic markers of air pollution stress and damage in forests, Committee on biological markers of air pollution damage in trees. Washington D.C., 1989.

100. Heggestad H.E. Origin of Bel-W3, Bel-C and Bel-B tobacco varieties and their use as indicators of ozone / H.E. Heggestad // Environmental Pollution. 1991. -Vol. 74.-P. 264-291.

101. Herzig R. Flechten als Bioindikatoren, integriertes biologisches MeBsystem der Luftverschmutzung fur das Schweizer Mittelland / R. Herzig, M. Urech // Bibl. Lichenologica. 1991. - Vol. 43, № 1. - P. 283.

102. Hultengren S. Lichens and air pollution. Sensitivity classification and index calculation of epiphytic lichens / S. Hultengren, P-O. Martinsson, J. Stenstrom. -Solna: Swedish Environmental Protection Agency, 1991. Report 3967.

103. Kabata-Pendias A. Trace metal contents of Taraxacum officinale dandelion as a convenient environmental indicator / A. Kabata-Pendias, S. Dudka // Environmental and Geochemical Health. 1991. - Vol. 13, № 2. - P. 108-113.

104. Kodrik M. Distribution of root biomass and length in Picea abies ecosystem under different emission regimes / M. Kodrik // Plant and Soil. 1994. - Vol. 167, № 1. - P. 173-179.

105. Kovacs M. Biological indicators in environmental protection. New York : Ellis Horwood, 1992.

106. Kovacs M. Herbaceous (flowering) plants. In: Biological indicators in environmental protection. New York : Ellis Horwood, 1992.

107. Kovacs M. Trees as biological indicators. In: Biological indicators in environmental protection. New York : Ellis Horwood, 1992.

108. Kuik P. Factor-analysis of trace-element data from tree-bark samples in the Netherlands / P. Kuik, H.T.H. Wolterbeek // Environmental Monitoring and Assessment. 1994. - Vol. 32, № 3. - P. 207-226.

109. Mankovska B. Variations in sulphur and nitrogen foliar concentration of deciduous and coniferous vegetation in Slovakia / B. Mankovska // Water, Air and Soil Pollution. 1997. - Vol. 96. - P. 329-345.

110. Manninen S. Scots pine needles as bioindicators of sulphur deposition / S. Manninen, S. Huttunen // Canadian Journal of Forest Research. 1995. - Vol. 25, №10.-P. 1559-1569.

111. Muir P.S. Lichens, tree growth, and foliar symptoms of air pollution: Are the stories consistent / P.S. Muir, B. McCune // Journal of Environmental Quality. -1988.-Vol. 17,№3.-P. 361.

112. Mukheijee A.B. Toxic metals in forest biota around the steel works of Rautaruukki Oy, Raahe, Finland / A.B. Mukherjee, P. Nuorteva // Science of the Total Environment. 1994. - Vol. 151, № 3. - P. 191.

113. Pilegaard K. Heavy metal uptake from air and soil by transplanted plants of Achillea millefolium and Hordeum vulgare /К. Pilegaard, I. Johnsen // Ecological Bulletins (NFR). 1984. - № 36. - P. 97-102. - (Ecotoxicology: 3rd Oikos conference).

114. Poikolainen J. Sulphur and heavy metal concentrations in Scots pine bark in northern Finland and the Kola Peninsula / J. Poikolainen // Water, Air and Soil Pollution. 1997. - № 93. - P. 395-408.

115. Prokipcak B. Visible injury and growth responses of tomato and soybean to combinations of nickel, copper and ozone / B. Prokipcak, D.P. Ormrod // Water, Air and Soil Pollution. 1986. - Vol. 27, № 3-4. - P. 329-340.

116. Richardson D.H.S. Lichens as biological indicators recent developments / D.H.S. Richardson // Bioindicators and environmental management. - London, 1991.

117. Richardson D.H.S. Pollution monitoring with lichens / D.H.S. Richardson. -Richmond, 1992.

118. Richardson D.H.S. Understanding the pollution sensitivity of lichens / D.H.S. Richardson // Botanical Journal of the Linnean Society. -1988. Vol. 96. - P. 3143.

119. Rasmussen P.E. The analysis of vegetation for total mercury / P.E.Rasmussen, G. Mierle, J.O. Nriagu // Water, Air and Soil Pollution. 1991. - Vol. 56. - P. 379.

120. Saxe H. Physiological and biochemical tools in diagnosis of forest decline and air pollution injury to plants / H. Saxe // Plant responses to air pollution. S.I., 1996.

121. Seaward M.R.D. Lichens and sulphur dioxide air pollution: Field studies / M.R.D. Seaward // Environmental Review. 1993. - Vol. 1, № 2. - P. 73.

122. Showman R. Mapping air quality with lichens, the North American experience / R. Showman // Lichens, bryophytes and air quality. Berlin, 1988.

123. Solberg S. Crown condition of Norway spruce in relation to sulphur and nitrogen deposition and soil properties in southeast Norway / S. Solberg, K. Torseth // Environmental Pollution. 1997. - Vol. 96, № 1. - P. 19-27.

124. Taylor H.J. Air pollution injury to vegetation / H.J. Taylor, M.R. Ashmore, J.N.B.Bell.-London, 1990.

125. Temporal changes in metal levels of the lichens Parmotrema praesorediosum and Ramalina stenospora, Southwest Louisiana / D.A.Walther et al. // Water, Air and Soil Pollution. 1990. -Vol. 53, № 1-2.-P. 189-200.

126. Tichy J. Impact of atmospheric deposition on the status of planted Norway spruce stands: a comparative study between sites in southern Sweden and the northeastern Czech Republic / J. Tichy // Environmental Pollution. 1996. - 93, № 3. - P. 33-312.

127. Turcsanyi G. Plant cells and tissues as indicators of environmental pollution / G. Turcsanyi // Biological indicators in environmental protection. New York, 1992.

128. Tyler G. Uptake, retention, and toxicity of heavy metals in lichens: a brief review / G. Tyler // Water, Air and Soil Pollution. 1989. - Vol. 47 № 6. - P. 321-333.

129. UN ECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution 1993Manual for integrated monitoring, programme phase, 1993-1996 / Environmental Data Centre, National board of Waters and the Environment. -Helsinki.

130. Wetmore C.M. 1988 Lichen floristics and air quality / C.M. Wetmore // Lichens, bryophytes and air quality. Berlin, 1988.

131. Will-Wolf S. Quantitative approaches to air quality studies / S. Will-Wolf // Lichens, bryophytes and air quality. Berlin, 1988.

132. Wirth V. Phytosociological approaches to air pollution monitoring with lichens / V. Wirth // Lichens, bryophytes and air quality. Berlin, 1988.

Информация о работе

Попова, Ольга Владимировна
кандидата географических наук
Воронеж, 2007
ВАК 25.00.36

Диссертация

Биоиндикация загрязнения атмосферы промышленного города - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы