Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области

Королева, Юлия Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области"

На правах рукописи

Королева Юлия Владимировна

БИОИНДИКАЦИЯ АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ (ПО МХАМ)

25.00.36 - геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Калининград - 2004

Работа выполнена в Калининградском государственном университете

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Краснов Евгений Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Покровский Альберт Викторович Панасин Владимир Ильич

Ведущая организация Калининградский государственный

технический университет

Защита состоится «Яг"» февраля 2004 г. в /Г часов на заседаниидис-сертационного совета Д 212.084.02 при Калининградском государственном университете по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2,ауд. 202

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Калининградского государственного университета, ул. Университетская, 2.

Автореферат разослан января 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Баринова Г.М.

2004-4

27894

ffW

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Токсичность ряда тяжелых металлов (ТМ), их участие в биогеохимических процессах и значительный антропогенный приток в атмосферу, обусловили ведущее место ТМ среди загрязняющих веществ, подлежащих наблюдению и контролю.

Для обнаружения аэрозольного загрязнения воздушного бассейна ТМ и прослеживания за его динамикой целесообразно использование чувствительных биологических видов. Биоиндикация ТМ в атмосферном воздухе с помощью покровообразующих видов мхов имеет ряд преимуществ перед иными инструментальными методами: 1) устраняется необходимость применения дорогостоящих и трудоемких физических методов, так как мхи — весьма чувствительны к загрязнению воздушной среды и реагируют даже на кратковременные и залповые выбросы ТМ, которые далеко не всегда регистрируют автоматизированные системы контроля с дискретной системой отбора проб воздуха; 2) мхи, накапливая значительные количества тяжелых металлов (ТМ), относятся к своеобразным, геохимическим барьерам. Концентрация металлов во мхах на несколько порядков превышает содержание их в воздухе, что решает проблему чувствительности применяемых методов анализа. К достоинствам относится и возможность определения скорости происходящих в природной среде изменений, выявление направлений и мест накопления ТМ в экологических системах.

В современных исследованиях термин «тяжелые металлы» используется для обозначения большой группы токсичных элементов (ПДК < 1 мг/м3), прежде всего, цветных и редких металлов. Глобальный атмосферный перенос приводит к значительному обогащению ими окружающей среды. Увеличение содержания в природной среде техногенных металлов: свинца, кадмия, серебра, хрома, никеля, меди, цинка наряду с их низким уровнем в биосфере определяет необходимость постоянного изучения и контроля за их накоплением. Марганец и железо, присутствующие в атмосфере в больших количествах, также представляют значительный интерес, поскольку степень их использования в промышленности чрезвычайно высока. Выявление источников и путей переноса ТМ на конкретной территории с использованием моховой техники позволяет изучить экологическое состояние ландшафтов и их устойчивость к техногенным воздействиям.

Цель исследования заключалась в биоиндикации атмосферных выпадений ТМ в Калининградской области с использованием массовых видов лесных мхов: Pleurosium schreberi, Hilocomium splendens, Scleropodium purum, Rhitidiadelphus sp.

В связи с этим в работе решались следующие задачи:

1) Изучить способность наиболее распространенных лесных мхов поглощать ТМ из атмосферного воздуха и выявить наиболее чувствительные виды;

2) Выявить пространственно-временные закономерности переноса ТМ воздушным путем и концентрирования их мхами;

3) Определить ландшафтные особенности концентрирования мхами ТМ;

4) Оценить влияние климатических факторов (направления ветра, количество осадков) на перенос, осаждение и накопление ТМ.

Летом и весной 1999 и 2000 гг. автор изучал особенности накопления Си, Zn, Mn, Fe, Pb, Ni, Ag, Cr, Cd в наиболее распространенных видах лесных мхов на всей территории Калининградской области. Составлено 58 карт распределения ТМ на территории Калининградской области масштаба 1:1000000, для построения которых использована программа AUTOCAD WORLD MAP -2000 (цифровая модель разработана в Калининградском государственном университете).

Объект исследования - загрязнение лесных мхов Калининградской области атмосферными выпадениями ТМ.

Предмет исследования - закономерности загрязнения воздушной среды ТМ путем анализа их накопления массовыми видами мхов.

Методологическую базу диссертации составляли современные представления о рассеянии и концентрировании микроэлементов, развитые в трудах В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, А.И.Перельмана, Б.Б.Полынова, М.А. Глазовской, В.В. Добровольского, Е.М.Емельянова и др.. Поставленные задачи определили необходимость использования современных технологий компьютерного моделирования территории и привлечения метеорологических данных по станциям Калининградской области (Калининград, Черняховск, Советск, Балтийск, Железнодорожный, Пионерский).

Фактический материал и методы исследования. Для оценки атмосферных выпадений ТМ на территории Калининградской области использовали широкораспространенные в хвойных, смешанных и лиственных лесах виды мхов: Hilocomium splendens, Pleurosium schreberi, Scleropodium purum, sp. Rhitidiadelphus. В их годовом приросте изучено содержание следующих ТМ: С^ Zn, Mn, Fe, Ni, Pb, Cr, Cd, Ag. Выбор изучаемых металлов определялся техническими возможностями лаборатории. B 111 пунктах, по территории Калининградской области в течении двух лет (1999 и 2000 гг.), дважды - весной и летом автором были отобраны 615 проб наиболее распространенных лесных мхов. Анализировали на содержание тяжелых металлов методом атомно-абсорбционной спектроскопии на кафедре неорганической и аналитической химии КГУ. Вся экспериментальная часть вы-

полнена лично автором. Полученный фактический материал обработан с применением математической статистики, корреляционного анализа и компьютерных технологий.

Научная новизна. Впервые дана оценка загрязнения ТМ воздушной среды Калининградской области с использованием метода биоиндикации. Рассчитаны суммарные показатели загрязнения отдельных видов мхов по девяти ТМ, определены их фоновые концентрации, рассчитаны коэффициенты концентрирования и составлен ряд биологического поглощения ТМ мхами. С использованием компьютерных картографических моделей территорий выявлены зоны с повышенным содержанием ТМ и основные источники загрязнения воздушной среды. Исследована межгодовая и внутри-годовая изменчивость накопления ТМ мхами в зависимости от ландшафтных и климатических особенностей.

Практическое значение работы. Выявленные закономерности могут быть использованы для оценки степени загрязнения ландшафтов и их устойчивости, разработки численных моделей загрязнения окружающей среды прибрежного региона; проведения трансграничного мониторинга ТМ и др. Материалы диссертации используются при чтении курса «Геохимия окружающей среды» для студентов факультета географии и геоэкологии Калининградского государственного университета.

Защищаемые положения.

1.Территория Калининградской области по степени загрязнения атмосферными выпадениями ТМ с использованием мхов — индикаторов подразделена на три зоны, различающиеся по степени загрязнения (всего определено 5 степеней): I зона (юго-западная) с высокой и средней степенью загрязнения; II зона (центральная) со средней и низкой степенью загрязнения; III зона (восточная) с низкой степенью загрязнения. Однако, по сравнению с сопредельными районами Польши и Германии Калининградская область загрязнена значительно меньше.

2. Биогеохимические особенности накопления ТМ в Калининградской области проявляются в интенсивном поглощении мхами холмисто моренных возвышенных равнин, и минимальным уровне содержания их во мхах древнеаллювиальных волнисто-бугристых равнинах и речных долин.

3. Содержание ТМ во мхах подвержено межгодовой и внутригодовой изменчивости под влиянием метеорологических факторов: направления ветра и интенсивности выпадающих атмосферных осадков. Преобладающие в зимний период юго-западные ветры способствуют распространению ореолов загрязнения ТМ в связи с их трансграничным переносом со стороны Польши; в летний период существенное влияние оказывают ветры северного и северо-западного направлений, обуславливающие перенос ТМ в

Калининградскую область из Литвы. Уменьшение количества атмосферных осадков на 20-25%. обуславливает снижение содержания ТМ во мхах на 3-44%.

4. Наиболее чувствительными индикаторами загрязнения воздушной среды ТМ для Калининградской области являются массовые виды мхов: Pleurosium schreberi и Hilocomium splendens. К достоинствам их использования относятся широкий ареал распространения, простота идентификации годового прироста (у Hilocomiwn splendens), а также высокая корреляция содержания ТМ между собой (г = 0,81).

Апробация работы. Содержание диссертации докладывалось на конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Калининградского государственного университета, на конференции, посвященной 75-летию КГТУ, на II региональной конференции «Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов» памяти Ф.Н. Милькова в Воронеже, на международной научной конференции «География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах центральной и восточной Европы», семинаре «Региональные аспекты устойчивого развития», на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика -2003» в Санкт-Петербурге. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 3-х глав, списка литературы и приложения, изложенных на 157 страницах. Иллюстративный материал представлен 12 таблицами и 38 рисунками. Список литературы насчитывает 146 наименований, из них 36 на иностранных языках.

Благодарности. Работа выполнена на кафедре геоэкологии факультета географии и геоэкологии КГУ под руководством д.г.-м.н., профессора Е.В.Краснова, которому автор выражает искреннюю благодарность за постоянную помощь и внимание. Автор также признателен доценту кафедры неорганической и аналитической химии химического факультета КГУ, к.х.н. Г.А. Рыбаковой, доценту кафедры геоэкологии, к.г.н. Г.М. Барино-вой, заведующему отделом геологии Атлантики Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН д.г.-м.н., профессору Е.М.Емельянову, ведущему химику, руководителю химической группы Института океанологии им. П.П. Ширшова Н.Г. Кудрявцеву, доценту кафедры страноведения и международного туризма, к.г.н. Н.Н. Лазаревой, сотрудникам Центра новых информационных технологий С.Ю. Матвееву и С.И. Кемайкину, начальнику Калининградского Гидрометцентра Ю.В. Ве-ликасу за профессиональную помощь в подготовки диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика всей работы в целом, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи, ее научная новизна и практическая значимость.

Глава 1 Биогеохимия тяжелых металлов и «моховая техника» изучения загрязнения атмосферы посвящена проблемам биогеохимии тяжелых металлов и «моховой техники» изучения загрязнения атмосферы. По определению к ТМ относят более 40 элементов периодической системы с атомной массой свыше 50 атомных единиц и плотностью более 4,5 г/см3. При этом немаловажную роль в классифицировании ТМ играют следующие условия: высокая токсичность металлов в относительно низких концентрациях, а также возможность образования устойчивых комплексов (Реймерс, 1982). Атмосферные аэрозоли не только в промышленных, но и в фоновых районах в значительной степени обогащены ТМ, что является следствием значительных поступлений этих металлов от антропогенных источников. Как правило, источниками загрязнения ТМ являются высокотемпературные производства, поставляющие в атмосферу металлы в составе отходящих аэрозолей и газов.

«Моховая техника», как способ изучения загрязнения атмосферного воздуха, начала развиваться в конце 60-х годов прошлого столетия (Run-ling, Tyler, 1968). Тот факт, что они концентрируют частицы и растворенные химические вещества из сухих и мокрых выпадений, сделали их распространенными биоиндикаторами воздушного загрязнения. Три главных преимущества мхов как биодатчиков: во-первых, во мхах металлы концентрируются в большей степени, чем в осадках, где уровни концентраций бывают очень низки, что ставит проблему пределов чувствительности аналитического метода; во-вторых, простая и дешевая процедура отбора проб мхов позволяет включить при одном обследовании очень большое количество мест контроля значительного по площади географического района; в третьих, также как и лишайники, мхи не имеют корневой системы, поэтому при анализе состояния окружающей среды исключается возможность поступления загрязняющих веществ другими путями, кроме аэрозольного. Доказательством правомерности использования покровообразующих видов в качестве датчиков атмосферного загрязнения воздуха являются экспериментальные работы по оценке содержания ТМ в верхнем приросте растения и определении этих же металлов в атмосферных осадках, выпавших за тот же период и собранных на исследуемых участках. Сопоставление полученных результатов показало прямую зависимость и высокий коэффициент корреляции. В частности имеются данные о соответствии со-

держания во мхах видов Hilocomium splendens и Pleurosium schreberi в атмосферных осадках по целому ряду металлов: Mg, A1, V, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Mo, Cd, Sb, As, Se, Ce, Sm, Ег, Т1, Pb, Bi (Berg, Royset, Steinns, 1995). По инициативе Северного Совета Министров (Nordic Council of Ministers) в 1994 г. была создана программа изучения атмосферного переноса тяжелых металлов, в которой приняли участие многие европейские страны (Ruhling, 1994). В 1994 году, по предложению шведских исследователей на территории Калининградской области были отобраны 27 проб мхов (в основном вид P. schreberi) и проанализированы на содержание ТМ в университете г. Лунда (Швеция) (табл. 1).

Таблица 1

Медианные значения содержания ТМ во мхах в государствах Европы и Калининградской области, мкг/г

Страна As Cd Cr Си Fe н? Ni Pb V Zn

Белоруссия - 0,29 1,45 4,40 649 1,93 8,15 3,27 34,6

Эстония 0,23 0,18 0,77 3,59 371 0,076 1,21 6,91 3,24 32,7

Финляндия 0,19 0,17 1,43 4,45 275 0,047 4,65 5,69 2,17 37,5

Германия 0,25 0,29 1,40 9,4 447 0,043 1,65 7,75 1,69 53,9

Латвия - 0,17 1,13 3,79 362 0,060 1,07 6,83 3,03 30,1

Литва 0,40 0,19 1,31 5,82 576 0,079 1,76 11,4 4,58 39,2

Норвегия 0,13 0,13 1,05 5,17 331 0,067 1,62 5,80 2,25 37,7

Польша - 0,44 1,50 7,60 362 - 1,44 13,6 3,99 43,0

Калининградская область - 0,29 1,41 5,26 487 0,060 1,73 7,61 3,72 36,2

Швеция 0,14 0,19 0,57 4,54 182 0,064 1,11 6,03 2,15 39,9

Результаты этого исследования были использованы для создания серии карт распределения ТМ в Европе, которые характеризуют особенности накопления и переноса металлов.

Глава 2 Методика исследования территориального загрязнения Калининградской области тяжелыми металлами. Четыре вида мхов S. purum, P. schreberi, H. splendens, Rhitidiadelphus sp. отбирали весной (в мае) и летом (в августе) 1999 и 2000 гг. согласно сети наблюдений (рис. 1).Для получения более достоверных результатов о распределении ТМ в области временной отрезок был не более 10 дней. Для исключения других источников (кроме атмосферного) загрязнения ТМ при отборе проб были учтены некоторые условия: удаленность от автодорог не менее чем на 300 м.,

и' м ^ Л*

Ваятийско и «Г* «¿3 пЛг 1 г море У?* -Т^А л С*?-*».-* И т *

N1 4 и А. Л Р ¿г П и # Л. • т ?*■■■ ыФг щ » ю9 и 15 ^ • • \ ИЧ1* » • * **ш \9Л • * •» , " Л5»,- ' - К «и V ' "5 т я1 " I п-г-111 1" О чч ■ ^ Ф » Л, ч •» . V . ^ Я г ян ш1 ^ • * *И ■ и ^ . » • 5>, - ' "„ ; —ч л ь к.-** г - «V X**-- - - Д * * / ^ г ') А 1А - ч 1 »X Ш Л

го 12

Рис. 1. Сеть полевых наблюдений и участки отбора проб

жилых строений - на 100 м. от деревьев - на 5 м. Верхние побеги мхов отбирали преимущественно на открытых полянах с участков размером 50x50 м., методом конверта, все объединяли в представительную пробу и складывали в полиэтиленовые пакеты (объем упакованного мха составлял не менее 1л.). Количественное соотношение мхов, отобранных для исследования по видам, было следующим: P. schreberi — 44,4%, Н. splendens — 29,5%, S. purum-10,2%, Rhitidiadelphus sp. - 15,9%.

Содержание ТМ определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре С - 112 на кафедре аналитической и неорганической химии Калининградского государственного университета. 50 образцов мхов (выборочно) в качестве контроля были проанализированы на содержание вышеперечисленных металлов в химической лаборатории Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова. Дисперсии результатов химического анализа объектов, полученные разными аналитиками сравнивали по критерию Фишера (Дерфель, 1994), при этом расхождение между величинами было незначимо и имело случайный характер. Правильность определения проверялась методом добавок (Булатов, Калиникин,1976).

Готовили 3 параллельные пробы Для уменьшения погрешности определения, обусловленной техническими особенностями оборудования, концентрации ТМ в каждой пробе определяли не менее трех раз (щ). Величина относительного стандартного отклонения для меди 0,014-0,053; цинка

- 0,009-0,035; марганца- 0,0138-0,037; железа - 0,008-0,065; никеля - 0,0080,054; свинца - 0,017-0,038; серебра - 0,025-0,067; хрома - 0,048-0,031; кадмия 0,029-0,131, а относительная ошибка определения соответственно составляла: 1,9-7,0%; 1,24-4,67%; 1,83-4,89%; 1,07-8,70%; 1,02-7,20%; 2,265,10%; 3,28-8,92%; 4,19-6,45%; 3,87-17,2%.

В главе 3 Пространственно-временные особенности аккумуляции тяжелых металлов лесными мхами в Калининградской области обсуждаются пространственно - временные особенности аккумуляции атмосферных выпадений тяжелых металлов лесными мхами. Калининградская область не входит в число крупных экономических районов, но тем не менее, является развитым индустриальным и сельскохозяйственным регионом. Естественно, что наибольшая нагрузка на окружающую среду отмечается именно в структуре промышленности, где ведущую роль играют следующие отрасли: пищевая (прежде всего рыбная), машиностроения и металлообработки, целлюлозно-бумажная, деревообрабатывающая.

Для области, находящейся в зоне сильной циклонической деятельности, с частой повторяемостью воздушных масс, поступающих по западным траекториям, в формировании уровня загрязнения атмосферного воздуха большое значение имеет перенос загрязняющих веществ в летний и зимний периоды за пределы городов, которые в этом случае рассматриваются как точечный источник загрязнения. Шлейф выбросов Калининграда распространяется в северо-восточном направлении на 30-40 км, достигая По-лесска. Уровень концентрации загрязняющих веществ на территории области в целом в большей мере формируется под воздействием трансграничного переноса, главным образом из Польши и Германии. Преобладает западное направление переноса, наиболее активно проявляющееся в зимний период. Высокий уровень выпадения загрязняющих веществ подчеркивает необходимость учета переноса примесей при оценке тенденций изменений и прогнозировании загрязнений.

В начале 90-х годов уровни содержания ТМ во мхах Калининградской области по большинству металлов были сопоставимы с аналогичными данными из соседних государств: Литвы, Польши, Швеции (табл.2). Изучение накопления ТМ мхами осуществлялось несколько лет. В 1994 г. наиболее загрязненной оказались западная и юго-западная части региона. Ветры юго-западного направления способствовали распространению кадмия Самбийском полуострове. При этом местные предприятия оставались источниками выбросов никеля, свинца, хрома. В 1999 и 2000 гг. по-прежнему наиболее загрязненными остались западная и юго-западная части региона. Отмечено повышение количества цинка, меди и кадмия на севере и северо-востоке области, вероятно источники находятся на территории Литвы.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов во мхах P. schreberi, H.splendens, S. purum, в различных регионах Прибалтики (мкг/г)

Регион Мп Ag Zn РЬ Ni Си Сг Cd Fe

Литва, 1990 9,49 2,34 6,89 1,41 0,33 898

Лигва,1993 § £ « et 10,5 2,28 6,38 1,37 0,24 828

Северо-западная Польша, 1994 1 1 1 а « 15,2 1,70 7,40 1,50 0,33 781

Южная Швеция,1994 Ö ьн И4 Ö К е я 20,0 3,00 7,00 2,00 0,30 500

Калининградская область, 1994 40,2 7,98 2,18 5,83 2,03 0,32 891

Калининградская область,1999 282 0,98 36,3 10,3 5,05 4,56 1,40 0,27 466

Калининградская область 2000 274 0,86 30,4 11,2 4,87 4,56 1,03 0,15 324

Интенсивность внутригодового накопления ТМ различными видами мхов в период вегетативного роста растений определила некоторые поведения элементов. Просматривается увеличение содержания меди в летний период, при этом концентрация марганца, железа, серебра и кадмия в тканях различных видов мхов снижается. Накопление никеля, свинца и хрома не оценивается однозначно. Содержание цинка практически не меняется (рис.2).

Медь. Фоновый уровень меди во мхах Калининградской области - 4,6 мкг/г. В области зафиксированы участки, где концентрация металла превышает 8 мкг/г. Эти зоны расположены по южной границе, а также вблизи крупных населенных мест области. Максимальное содержание меди отмечено в районе г. Гвардейска в июле 2000 г., оно составило 15,06 мкг/г.

Железо. Фоновое содержание в Калининградской области -270 мкг/г По результатам предшествующего исследования (Е.В. Краснов, Ю.В. Королева, Г.В. Горинова) в 1994 г. были зафиксированы несколько зон с повышенным содержанием железа. Эти участки расположены на Самбий-ском полуострове (2875 мкг/г), на Куршской косе (2211 мкг/г). Содержание металла в регионе находится на том же уровне, что и в целом по Европе. Отсутствие крупных литейных и металлургических предприятий в области и на прилегающих территориях обуславливает невысокий уровень железа. Обнаружение зон с повышенным содержанием свыше 1500 мкг/г определено, прежде всего, эмиссиями от внутренних источников (небольших металлургических компаний и цехов),

Рис.2. Сезонные изменения содержания ТМ во мхах (P. schreberi, H.splendens, S. purum) в Калининградской области

Свинец. Фоновый уровень свинца в Калининградской области выше природного - 8,7 мкг/г. Картографически загрязнение территории области свищом отображено на рис. 3 и 4. За истекшие 5 лет уровень загрязнения области в целом приблизился к уровню загрязнения Европейских территорий, что связано с увеличением автотранспорта. Самый высокий уровень свинца - 35,76 мкг/г зафиксирован в мае 1999г. районе г. Калининграда.

Никель. Фоновое содержание никеля в Калининградской области -3,56 мкг/г. Отмечено увеличение содержания никеля с 1994 по 1999-2000 гг. в два раза, что вероятно, имеет ту же причину, что и повышение свинца. Источники загрязнения аналогично источникам свинца расположены в одних и тех же местах. Это крупные населенные пункты области: Калининград, Багратионовск, Советск.

Цинк. Базовый, природный уровень - 20 мкг/г, фоновый уровень содержания его во мхах Калининградской области составляет 33 мкг/г Максимальное содержание цинка отмечено в июле 2000 г. Гвардейском районе и составляло 128 мкг/г. Также отмечены очаги: в Славском, Неманском, Багратионовском и Зеленоградском районах (максимальные значения, здесь составили: 64; 75; 62 и 94 мкг/г соответственно), однако это единичные измерения, высокое содержание элемента обусловлено особенностями изучаемых видов.

Хром. В большинстве стран Европы среднее содержание, принимаемое за базовый уровень, составляет менее 2 мкг/г. В Калининградской об-

Рис. 4. Распределение свинца во мхах (P. schreberi, H.splendens, S.purum)в среднем за 2000 г.

ласти распространение хрома в основном происходит от местных источников. Максимальное значение хрома составляет 6,4 мкг/г (Правдинский район). Среднее содержание хрома за 1994, 1999 и 2000 гг. составляет: 2,03; 1,40; 1,03 мкг/г.

Кадмий. ФОНОВЫЙ уровень содержания кадмия, одного из самых токсичных элементов должен быть ниже 0,1 мкг/г. Страны западной Европы являются активными производителями этого металла, и существует вероятность трансграничного переноса кадмия в Калининградскую область. Фоновое содержание кадмия в Калининградской области составляет 0,16 мкг/г. Максимальное содержание его зафиксировано в июле 1999 г. и составило 0,73 мкг/г в районе Правдинского заповедника.

Марганец. Фоновый уровень марганца во мхах Калининградской области составляет 229 мкг/г. На нескольких участках концентрация марганца превышает 500 мкг/г, максимальное значение его достигает 1017 мкг/г и зафиксировано в районе г. Калининграда.

Серебро. Фоновой можно считать концентрацию - 0,39 мкг/г. Серебро присутствует в количествах соизмеримых с содержанием хрома. Повышенные количества серебра обнаружены в прибрежной зоне Самбийского полуострова, на Вислинской и Куршской косах, в зонах повышенного заболачивания, а также вблизи крупных населенных пунктов. Максимальное содержание в районе Советска составило 5,66 мкг/г.

В качестве критерия оценки способности мхов накапливать ТМ был выбран коэффициент биологического накопления По способности концентрировать тяжелые металлы мхи располагаются в следующий ряд: Rhitidiadelphus sp. > Scleropodiumpurum > Pleurosium schreberi > Hiloco-mium splendens. По величине Ke аккумулируемые мхами изученные элементы образуют ряд: Ag>Cd>Pb>Zn>Mn>Cu>Ni>Cr>Fe. Коэффициенты биологического накопления у изучаемых видов мхов варьируют в пределах одной величины, в среднем они составляют: для меди - 9,75; цинка-19,3; марганца - 18,3; железа - 0,41; свинца 24,9; серебра - 455; хрома -0,33; кадмия - 67,8. Металлы Ag, Cd, Pb, Zn, Mn, Ni относятся к элементам энергичного накопления; Си, - к элементам сильного накопления; Fe, Сг -элементы слабого накопления и среднего захвата. Между видами Pleurosium schreberi, Scleropodium purum и Hilocomium splendens собранными с одной территории линейная зависимость содержания ТМ между различными видами, а также коэффициенты корреляции (в среднем 0,79).

Приуроченность атмосферных выпадений ТМ к различным типам ландшафтов исследована автором в соответствии с классификацией В.Д. Ваулиной и И.И. Козлович, 1999:

Для холмисто-моренных возвышенных равнин, хорошо дренированных, сложенных песчано-гравийными, супесчано-суглинистыми отложениями, с поверхностно-подзолистыми, бурыми лесными почвами под пашней, сенокосными лугами и пастбищами, крупными массивами широколиственно-еловых, елово-сосновых, елово-сосново-широколиственных лесов с буком характерно высокое содержание железа и свинца.

Мхи моренных волнисто-пологохолмистых равнин неравномерно дренированных, сложенных двучленной толщей (пески, супеси, суглинки на валунных суглинках), с дерново-подзолистыми различно оглеенными, дерново-шлеевыми, болотными почвами под пашней, сенокосными лугами и пастбищами, елово-широколиственными, елово-сосновыми, широколиственными, черноольховыми лесами, верховыми и низменными болотами характеризуются высоким содержанием железа, свинца, никеля, хрома, серебра, кадмия.

Приледниково-озерные плоские и полого-волнистые равнины, слабо - и плохо дренированные, сложенные безвалунными иловатыми глинами, торфами, с дерново-подзолистыми поверхностно оглеенными, дерново-глеевыми, болотными почвами под сенокосными лугами, пастбищами, пашней, елово-широколиственными, еловыми, ясеневыми, березовыми, местами - заболоченными лесами, верховыми болотами характеризуются максимальными уровнями накопления железа и хрома по сравнению с другими ландшафтами.

Минимальные значения зафиксированы для цинка, никеля, серебра, хрома, кадмия, марганца, железа на древнеаллювиальных волнисто-бугристых равнинах, различно дренированных, сложенных песками, иногда с гравием и галькой, торфами, с поверхностно оглеенными, дерново-глеевыми, болотными почвами под сенокосными лугами, пастбищами, пашней, елово-широколиственными, еловыми, ясеневыми, березовыми, местами заболоченными лесами, верховыми болотами. Однако здесь же отмечены одни из самых высоких уровней накопления свинца и меди.

Дельтовые плоскоступенчатые низкие равнины, плохо- и недрениро-ванные, сложенные иловатыми песками и суглинками, торфами, с болотными (торфяно-глеевыми, перегнойно-глеевыми), аллювиальными дерно-во-глеевыми почвами под сенокосными лугами и пастбищами, пашней, черноольшанками, верховыми и низменными болотами характеризуются самыми высокими уровнями содержания свинца и серебра, а также высоким накоплением никеля, хрома, кадмия.

Долины рек с бугристыми и выровненными аккумулятивными террасами, с плосковолнисто-гравистой поймой, сложенной песчано-гравийными, суглининстыми отложениями, илами, торфом, с аллювиаль-

ными дерново-глеевыми, пойменными перегнойно-глеевыми и иловато-болотными почвами под черноольшанниками, ивняками, низменными болотами, сенокосными лугами отличаются максимальным уровнем содержания марганца. Содержание никеля и свинца здесь меньше фонового значения, накопление хрома и серебра не значительно.

Для прибрежно-морские волнисто-бугристых и плоских террасовых равнин с всхолмлениями приморских дюн, сложенных эоловыми песками, местами торфом, с маломощными поверхностно-подзолистыми, слабоподзолистыми, дерново-подзолистыми и болотными (перегнойно-глеевыми) почвами под насаждениями сосны горной, сосновыми, березовыми и чер-ноольховыми лесами количество железа, никеля, серебра во мхах выше, чем в других ландшафтах, а марганца и меди меньше.

Дня выяснения закономерностей накопления содержание металлов во мхах Н. splendens, P. schreberi, S. purum автором сопоставлены между собой. Коэффициенты корреляции более 0,5 установлены для пар металлов медь - никель, хром - серебро, кадмий - никель, что вероятно свидетельствует о едином источнике поступления их в окружающую среду. Увеличение содержания одного металла в два раза в некоторых случаях приводило к снижению концентрации во мхах других. Выделено девять пар металлов, обладающих противоположными тенденциями к накоплению: медь - железо, цинк - кадмий, цинк - свинец, марганец - серебро, никель - железо, железо - серебро, железо - кадмий, кадмий - свинец, кадмий - хром.

Изучение содержания ТМ в объектах окружающей среды сопряжено с установкой местного регионального фона по каждому элементу. В настоящее время под фоновым уровнем понимают сумму естественного содержания ТМ с тем добавлением, которое является следствием глобального переноса антропогенных загрязнений (Сает,1990). Как фоновые определены значения: ^ - 4,6 мкг/г, Zn - 33 мкг/г, Мп - 229 мкг/г, Fe - 270 мкг/г, Ni - 3,6 мкг/г, РЬ - 8,7 мкг/г, Ag - 0,31 мкг/г, Сг - 0,23 мкг/г, Cd - 0,16 мкг/г.

Степень суммарного загрязнения исследованной территории ТМ вычислялась по формуле (Grodzinska, 1978):

где (К3) - коэффициентзагрязнения; Xjj - содержание i-элемента на участке j; Х| - медианное значение содержания i — элемента на всей территории; n-число определяемых металлов.

Определено несколько зон отличающихся друг от друга суммарным влиянием изучаемых металлов. «0» соответствуют зоны, где влияние некоторых элементов, содержание которых превышает медианные значения,

компенсировано низким содержанием других. Отклонение от «0» в сторону отрицательных значений означает, что в данной зоне уровень концентрации большинства или всех изученных металлов меньше медианы. Отклонение в сторону положительных величин соответствует преобладанию высоких значений ТМ. Вследствие вышеизложенного территория зонирована следующим образом: менее -25% - условно незагрязненная территория; от -25% до 0% - соответствует минимальному уровню загрязнения; от 0% до 25% - низкой степени загрязнения; от 25% до 50% - средней степени загрязнения; от 50% и выше - высокой степени загрязнения (рис. 6,7).

Таким образом, на территории были выделены 5 зон с различным уровнем нагрузки. Рассчитанные индексы загрязнения позволяют оценить степень вклада каждого элемента в общее загрязнение. Установлено, что основными загрязнителями являются свинец, хром, никель и серебро. Сопоставление карт атмосферных выпадений ТМ и направлений ветров по шестнадцати румбам, по данным наблюдений) Калининградского Гидрометцентра за текущий период (с мая по июль включительно в 1999 и 2000 гг.) на шести станциях,позволило сделать некоторые выводы о переносе ТМ и источниках загрязнения ими. В летний период в условиях преобладания северного и северо-западного ветрового переноса наблюдается смещение ореолов загрязнения ТМ со стороны Скандинавии и Литвы, в зимний, при господствующих западных и юго-западных ветрах - со стороны Польши

По величине суммарного загрязнения мхов за период 1999-2000 гг. разделили Калининградскую область на три зоны. Западная зона (наиболее загрязненная) занимает самую обширную часть территории области, охватывает Самбийское моренное плато на Самбийском полуострове, По лес -скую моренную равнину, переходящую в прибрежную морскую низменность вдоль берега Куршского залива на севере, и конечно-моренные гряды Вармийской возвышенности вдоль южной границы. Центральная зона (умеренно загрязненная) расположена в центральной части области, занимает Неманскую дельтовую низменность и Инстручскую гряду, часть Пре-гольской озерно-ледниковой равнины. Восточная (слабо загрязненная) простирается от Шешупской озерно-ледниковой равнины на севере до Виппъгаецкой возвышенности.

В западной зоне максимальный уровень загрязнения приурочен к самому крупному промышленному центру области - Калининграду и расположены самые крупные источники кадмия, свинца, железа. Болыпая часть зоны соответствует IV степени аэрозольного загрязнения. V степень присвоена территории, где расположены города Калининград и Багратио-новск. Однако западное побережье Самбийского полуострова, юго-западная часть Багратионовского района соответствует II - III степени за

Рис. 6. Суммарное загрязнение Калининградской области тяжелыми металлами (Си, Zn, Mn, Fe, №, Pb, Ag, Cг, Cd) за период май - июль 1999 г.

■ ■■ к..... V „ -

О* море ' Л л 1 №М Г л и • —у"""*

Ь; А ]} п ^ ' о т ^тщтшкшу щшшттщтц Л Ь Ш А

к и

Рис. 7. Суммарное загрязнение Калининградской области тяжелыми металлами (С^ Zn, Mn, Fe, Ni, Pb, Ag, Cг, Cd) за период май - июль 2000 г.

грязнения, побережье Куршского залива относится к условно незагрязненной территории. Для зоны характерно более плотное рассредоточение очагов, что свидетельствует об интенсивном техногенном воздействии ТМ на экосистему региона в западной части области.

В Центральной зоне территория, в основном, соответствует IV степени загрязнения, зона имеет вытянутый контур и расположена с севера на юг, район дельты Немана характеризуется меньшей степенью загрязнения (Ш). Для восточной зоне характерны I и Ш степени загрязнения области, при этом участки с наименьшим антропогенным влиянием расположены севернее Шешупского леса, вдоль р. Неман, в центре восточной зоны, и в понижениях между холмами Виштынецкой возвышенности (озеро Виш-тынец). Юго-восточная и северные части возвышенности при этом соответствуют III степени;

Выводы:

1. По уровню концентрирования ТМ лесными мхами Калининградская область менее загрязнена по сравнению с соседними государствами Польшей и Германией. Содержание металлов во мхах сопоставимо с аналогичными данными по Швеции и Литве. В зимний период воздушные массы, содержащие изученные металлы поступают со стороны Польши, в летний - со стороны Скандинавских стран и Литвы.

2. Содержание меди, марганца, железа, серебра, кадмия закономерно изменяется в период вегетативного роста растения: концентрация марганца, железа, серебра и кадмия уменьшается, а меди увеличивается. За двухлетний период увеличилось содержание свинца с 10,5 до 11,4 мкг/г, Количество цинка, марганца, железа, никеля, серебра, хрома, кадмия уменьшилось (соответственно): 36,3 - 30,4; 282 - 274; 466 - 324; 5,1 - 4,9; 0,98 -0,86; 1,40 - 1,03; 0,27-0,15 мкг/г. Концентрация меди во мхах не изменилось.

3. На территории Калининградской области в большей степени подвержены загрязнению ТМ холмисто-моренные,крупно-средние и мелкогрядовые урочища, с небольшими массивами леса. Равнинные участки озерно-ледниковых и моренных равнин, распаханных под пашню с небольшими лесными массивами также являются открытыми площадками для осаждения на них ТМ. Напротив, наименьшая концентрация ТМ прослеживается в довольно крупных лесных массивах, состоящих из сосны. В качестве фоновой зоны может быть рекомендовано урочище древнеаллю-виальных равнин с дюнными комплексами, сосновыми борами на дерново-средних и слабоподзолистых песчаных почвах (Шешупско-Неманский ландшафт). Подтверждается это и тем, что в сходном ландшафте, сформи-

рованном на юге Самбийского полуострова и находящегося в самой загрязненной зоне области, содержание ТМ значительно ниже чем в соседних ландшафтах. Прибрежная часть Полесской равнины, заболоченная, покрытая черноольховыми лесами также наименее загрязнена, вероятно, конечно-моренные гряды Самбийского плато и Инстручская конечно-моренная гряда выполняют защитную функцию, и в первую очередь, подвергаются загрязнению атмосферными выпадениями ТМ.

4. Рассчитан суммарный показатель загрязнения (IQ территории области. Выделено 5 степеней загрязнения: I - условно незагрязненная территория; П - минимальный уровень загрязнения; Ш — низкая степень загрязнения; IV - средняя степень загрязнения^ - высокая степень загрязнения.

По степени аэрозольного загрязнения вся изученная территория подразделена на три зоны: I зона (юго-западная) максимального загрязнения охватывает Самбийский полуостров, побережье Вислинского залива и приграничные районы вдоль линии Багратионовск - Правдинск — Железнодорожный; П зона (центральная) умеренного загрязнения расположена в центре области, вытянута с севера на юг от Советска до Озерска; Ш зона (восточная) слабого загрязнения занимает часть территории от Краснозна-менска до Краснолесья. Очаги с максимальным содержанием ТМ приурочены к самому крупному промышленному центру области - Калининграду. Отмечено превышение фоновых значений вблизи городов Зеленоград-ска, Гурьевска, Гвардейска, Багратионовска, Балтийска, Центральная зона загрязнена менее интенсивно по сравнению с предыдущей зоной. В восточной зоне зафиксированы два локальных очага с повышенным уровнем серебра в Краснознаменском и Нестеровском районах.

5. Определены следующие фоновые содержания ТМ в исследованных мхах: Ou - 4,6 мкг/г, Zn - 33 мкг/г, Мп - 229 мкг/г, Fe - 270 мкг/г, Ni -3,6 мкг/г, РЬ - 8,7 мкг/г, Ag - 0,31 мкг/г, Сг - 0,23 мкг/г, Cd - 0,16 мкг/г. Превышение фонового уровня отмечено в 2,9 раз для серебра, в 4,8 раз для хрома, в 1,9 раз для кадмия. Превышение кларков биосферы зафиксировано для серебра в 17.8, для кадмия в 1,9 раз. Содержание других металлов значительно меньше кларков и составляет для ^ -0.24; Zn -0,72; Мп -0,69; Fe -0,017; Ni -0,50; Pb - 0,92; Сг -0,02.

6. Рассчитаны коэффициенты биологического накопления ТМ мхами. У изученных видов мхов нет существенных различий в значениях Кб-Scleropodium purum по сравнению с другими видами обладает наиболее чувствителен к цинку, марганцу, никелю и кадмию. У вида Rhitidiadelphus установлен IQ (Cd) = 164, превышающий значение Ke (Cd) Scleropodium purum в 3,5 раза. По способности концентрировать тяжелые металлы мхи

располагаются в следующий ряд: Rhitidiadelphus> Scleropodiumpurum > Pleurosium schreberi > Hilocomium splendens (отмечена высокая корреляция между видами P. schreberi, S. purum и Н. splendens, которая выражается линейной зависимостью. Коэффициент корреляции, в среднем, составляет г = 0,67. По величине Ks все аккумулируемые мхами металлы образуют ряд (в соответствии с их способностью концентрироваться во мхах): Ag>Cd>Pb>Zn>Mn>Cu>Ni>Cr>Fe. Мхами активно накапливаются серебро, кадмий, свинец, цинк, марганец, никель; медь относится к элементам сильного накопления, железо и хром - к элементам среднего накопления и слабого захвата. Очаги с повышенным содержанием ТМ могут быть выявлены по каждому виду мхов, но при этом характер загрязнения и местонахождение очагов меняются, что указывает на видовую специфику процессов биоконцентрирования.

7. Анализ и сопоставление данных о количестве выпавших атмосферных осадков и накоплении ТМ мхами за определенный временной отрезок могут быть использованы для разработки моделей загрязнения окружающей среды. Снижение количества осадков на 20-25% приводит к уменьшению содержания ТМ во мхах на 3-44%.

Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах:

1. Королева Ю.В., Краснов Е.В. Зоны и очаги аэрозольного загрязнения лесных мхов Калининградской области тяжелыми металлами //География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах центральной и восточной Европы: Мат-лы междунар. науч. конф. - Калининград, 2001. -С. 203-204.

2. Королева Ю.В., Краснов Е.В. Ландшафтно-геохимическая характеристика накопления металлов лесными мхами Калининградской области //Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов: Мат-лы междунар. конф. - Воронеж, 2001. - С. 90-92.

3. Королева Ю.В., Краснов Е.В., Горинова Г.В. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами на Самбийском полуострове (Калининградская область) //Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона: Сб. науч. тр. - Калининград, 2001. - С. 3742.

4. Koro leva Julia. New Date on the Silver Accumulation by Mosses, Soil and Sediments in the South Baltic Region //Regional Aspects of Sustainability and the Role ofthe Universities: Conference proceedings. - Dortmund, 2001. - P. 67.

5. Королева Ю.В.. Загрязнение атмосферного воздуха Калининградской области //Коррозия металлов и защита от коррозии с помощью органических соединений. Охрана окружающей среды: Сб. науч. труд. - Калининград, 2002. - С. 62-64.

6. Королева Ю.В. Краснов Е.В. Загрязнение атмосферного воздуха в Калининградской области // Использование и охрана природных ресурсов в России. -2002. - № 5-6. - С.144-146.

7. Королева Ю.В. Биомониторинг загрязнения Калининградской области аэрозолями серебра //Вестник Калининградского государственного университета. Вып.1. Сер. Экология региона Балтийского моря. - Калининград: Изд-во КГУ, 2003. - С. 108-112.

8. Королева Ю.В. Биогеохимический мониторинг загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Калининградская область 19992000гг.) //Экоаналитика-2003: V Всерос. конф. - СПб, 2003. - С. 229.

Юлия Владимировна Королева Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области (по мхам)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Подписано в печать 20.01.2004 г. Бумага для множительных аппаратов. Формат 60x90 1/16. Ризограф. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд» л. 1,1 .Тираж 100 экз. Заказ 9 Издательство Калининградского государственного университета 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14

"-2367

РНБ Русский фонд

2004-4

27894

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Королева, Юлия Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Биогеохимия тяжелых металлов и «моховая техника» изучения загрязнения атмосферы.

1.1 Индикация атмосферного переноса и выпадения тяжелых металлов с использованием лесных мхов.

1.2 Современное состояние исследований загрязнения воздушной среды Калининградской области.

ГЛАВА 2. Методика исследования территориального загрязнения

Калининградской области тяжелыми металлами.

2.1 Сеть полевых наблюдений и отбор проб.

2.2 Методика анализа и обработка результатов.

ГЛАВА 3. Пространственно-временные особенности аккумуляции тяжелых металлов лесными мхами в Калининградской области.

3.1. Пространственно-временные различия накопления тяжелых металлов лесными мхами.

3.2. Видовая изменчивость накопления тяжелых металлов массовыми видами лесных мхов.

3.3. Региональные особенности накопления тяжелых металлов в лесных ландшафтах.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области"

Актуальность. Проблема загрязнения атмосферного воздуха пылью, сажей и другими взвешенными веществами в Калининградской области значительно обострилась за последние 10-15 лет из-за роста количества автомобильного транспорта в городах. Предупреждение атмосферных загрязнений уже связано не только с контролем продуктов сгорания обычных видов топлива, но и с увеличением количества, разнообразия и сложности состава выбрасываемых в атмосферу отходов промышленности. Вследствие растущего использования двигателей внутреннего сгорания и увеличения плотности населения, подвергающегося воздействию атмосферных загрязнений, ситуация усложняется, при этом повышаются требования к эффективности используемых методов контроля.

Загрязнение среды химическими веществами - один из наиболее существенных факторов разрушения компонентов биосферы. Тяжелые металлы (ТМ) среди загрязнителей химического происхождения относятся к особо опасным для окружающей среды и здоровья населения.

Одна из задач экомониторинга воздушной среды состоит в том, чтобы выбрать наиболее адекватный метод оценки ее качества, который максимально соответствует специфическим условиям региона, а также обеспечивает получение достоверных результатов. Чем многообразнее задачи, тем реже используют какой-то один стандартный универсальный метод. Со временем появляется все большее число методов, которые учитывают различные специфические требования. Если же проблема имеет практический интерес, появляются предпосылки для создания новых методик анализа атмосферного воздуха. Их быстрое развитие подняло на качественно новый уровень изучение процессов загрязнения воздуха, трансформации веществ, гигиеническую оценку качества окружающей среды. Мероприятия по защите окружающей среды от выбросов производств, как правило, требуют больших экономических затрат, поэтому к качеству контроля, его надежности, точности должны предъявляться очень высокие требования. Надежность метода зависит главным образом от физико-химических свойств определяемых веществ, правильности выбора метода и его характеристик. Однако она снижается из-за необходимости работать с чрезвычайно малыми количествами токсичных веществ, непостоянства их качественного и количественного состава, а также наличия в окружающей среде таких соединений, которые могут не только оказывать мешающее влияние, но и способствовать образованию качественно новых веществ, и т.д. Поэтому для более правильного определения степени загрязнения объектов окружающей среды методы должны быть достаточно чувствительны и избирательны.

В воздухе содержится большое число загрязняющих веществ (ЗВ) природного и антропогенного происхождения, качественный и количественный состав которых постоянно меняется. К таким веществам относят пары воды, пыль, химические вещества в газо- и парообразном состоянии, а также в виде аэрозолей. Аэрозоли могут быть с твердой и жидкой дисперсной фазой, размеры частиц в воздушной среде постоянно изменяются, в процессе диффузии они могут перемещаться в воздухе и оседать на поверхности. При этом ветер может снова поднимать ЗВ в воздух, в результате чего образуется вторичный источник загрязнения. На поверхности аэрозолей адсорбируются различные газо- или парообразные химические вещества, а твердые частицы растворяются.

Как известно, качественный и количественный состав ЗВ зависит не только от источников загрязнения. К основным факторам относят выбросы промышленных предприятий, направление и скорость ветра, температурные инверсии, барометрическое давление, влажность воздуха, рельеф местности, расстояние от источника загрязнения и его высота.

Масса мигрирующих в биосфере ТМ природного происхождения возрастает вследствие поступления их в атмосферу в составе выбросов различпых производств. Вследствие искусственного перераспределения ТМ в биосфере, в отдельных ее элементах содержание ТМ возрастает в десятки и сотни раз, нарушается природный баланс, что приводит к негативным последствиям для окружающей природной среды.

Для обнаружения специфических загрязнений воздушного бассейна и для слежения за динамикой этого загрязнения возможно применение чувствительных биологических видов. Использование биоиндикации для контроля состояния окружающей среды имеет ряд преимуществ перед иными инструментальными методами: дешевизна и доступность экспериментального материала, возможность оценить пути, источники, скорость и динамику поступления загрязняющих веществ, выявить места скопления поллютантов. Содержание металлов в воздухе чрезвычайно мало, поэтому использование инструментальных методов для изучения загрязнения ТМ в воздухе ограничивается чувствительностью используемого оборудования. Мхи, накапливая значительные количества тяжелых металлов (ТМ) (содержание на несколько порядков выше чем в воздухе), относятся к своеобразным геохимическим барьерам.

Глобальный атмосферный перенос приводит к значительному обогащению окружающей среды ТМ. Увеличение содержания в природной среде свинца, кадмия, серебра, хрома, никеля, меди, цинка наряду с низким естественным уровнем этих металлов в биосфере определяет необходимость постоянного изучения и контроля за их накоплением. Наряду с этим перенос марганца и железа, присутствующих в атмосфере в больших количествах, также представляет значительный интерес, поскольку степень их использования в промышленности чрезвычайно высока. Выявление источников и путей переноса ТМ на конкретной территории с использованием моховой техники позволяет изучить экологическое состояние ландшафтов и их устойчивость к техногенным воздействиям.

Цель исследования заключалась в биоиндикации атмосферных выпадений ТМ в Калининградской области с использованием массовых видов лесных мхов Pleurosium schrcberi, Hilocomium splendens, Scleropodium purum, Rhitidiadelphussp.il качестве индикаторов.

В связи с этим в работе ставились следующие задачи:

3) Определить ландшафтные особенности концентрирования ТМ мхами;

4) Оценить влияние климатических факторов (направления ветра, количество осадков) па перенос, осаждение и накопление ТМ.

Для решения этих задач летом и весной 1999 и 2000 гг. автор изучал особенности накопления девяти тяжелых металлов (Си, Zn, Mn, Fe, Pb, Ni, Ag, Cr, Cd) в четырех видах лесных мхов на всей территории Калининградской области. Металлы были выбраны исходя из технических возможностей лаборатории. Составлено 58 карт распределения тяжелых металлов (масштаб 1:1000000) с использованием компьютерных технологий.

Объект исследования - загрязнение лесных мхов атмосферными выпадениями ТМ. Предмет исследования - закономерности загрязнения воздушной среды ТМ путем анализа их накопления массовыми видами мхов.

Методологическую базу диссертации составляют современные представления о рассеянии и концентрировании микроэлементов и биоиндикации, развитые в трудах В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, А.И. Перельмана, Б.Б.Полынова, М.А. Глазовской, В.В. Добровольского, Е.М. Емельянова. Поставленные задачи определили необходимость использования современных компьютерных технологий и привлечения метеорологических данных по станциям Калининградской области (Калининград, Черняховск, Советск, Балтийск, Железнодорожный, Пионерский).

Фактический материал и методы исследования. Для оценки атмосферных выпадеиий ТМ на территории Калининградской области использовались широкораспространенпые в хвойных, смешанных и лиственных лесах виды мхов: Hilocomium splendens, Pleiirosium schreberi, Scleropodiwn puram, sp. Rhitidiadelphus. В растущих частях изучено содержание следующих ТМ: Си, Zn, Mn, Fe, Ni, Pb, Cr, Cd, Ag.

Bill пунктах, по всей территории Калининградской области в течение двух лет (1999 и 2000 гг.), дважды - весной и летом, автором были отобраны пробы наиболее распространенных лесных мхов. Пробы отбирали на участках, расположенных в не менее 300 метров от дорог и 100 м от жилых строений, преимущественно на открытых полянах. Мхи высушивали до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 40 °С, для анализа отбирали верхние побеги (годовой прирост) растения. Методом квартования отбирали пробу для анализа, вес которой составлял 1-5 г., биомассу минерализовали в азотной кислоте, затем переносили в мерную колбу, доводили бидистилли-рованной водой до метки, и анализировали на содержание тяжелых металлов методом атомно-абсорбционной спектроскопии на кафедре неорганической и аналитической химии КГУ. Проанализировано содержание ТМ в 615 образцах мхов. Вся экспериментальная часть выполнена лично автором. Достоверность и воспроизводимость подтверждены статистической обработкой результатов анализа, а также межлабораторными опытами. Вероятность, определяющая результат вычислений Р = 0,95. Рассчитаны некоторые статистические характеристики (по воспроизводимости): относительное стандартное отклонение определения (Sr) и доверительный интервал (е).

Для построения карт распределения ТМ в Калининградской области использовали программу AUTOCAD WORLD MAP -2000.

Научная новизна. Впервые дана оценка загрязнения воздушной среды Калининградской области с использованием метода биоиндикации. Рассчитаны суммарные показатели загрязнения отдельных видов мхов по девяти ТМ, определены их фоновые концентрации, рассчитаны коэффициенты концентрирования и составлен ряд биологического поглощения ТМ мхами. С использованием картографических моделей выявлены зоны с повышенным содержанием ТМ и основные источники загрязнения воздушной среды. Исследована сезонная и межгодовая изменчивость накопления девяти ТМ четырьмя видами мхов в зависимости от ландшафтных и климатических особенностей.

Практическое значение работы.

Выявленные закономерности могут быть использованы для оценки степени загрязнения ландшафтов и их устойчивости, разработки численных моделей загрязнения окружающей среды прибрежного района, проведения трансграничного мониторинга ТМ. Материалы диссертации используются при чтении курсов «Геохимия окружающей среды» для студентов географического факультета КГУ.

Защищаемые положения.

1.Территория Калининградской области может быть дифференцирована по степени воздушного загрязнения ТМ с использованием мхов - индикаторов. По степени аэрозольного загрязнения вся территория подразделена на три зоны, различающиеся по степени загрязнения: I зона (юго-западная) с высокой и средней степенью загрязнения; II зона (центральная) со средней и низкой степенью загрязнения; III зона (восточная) с низкой степенью загрязнения. Однако, по сравнению с сопредельными районами Польши и Германии Калининградская область загрязнена значительно меньше.

2. Биогеохимические особенности накопления атмосферных выпадений ТМ в Калининградской области проявляются в интенсивном поглощении мхами холмисто-моренных возвышенных равнин и минимальным уровнем содержания их во мхах древнеаллювиальных волнисто-бугристых равнин и речных долин.

3. Содержание ТМ во мхах подвергается сезонной и межгодовой изменчивости под влиянием метеорологических факторов: направления ветра и интенсивности выпадающих атмосферных осадков. Преобладающие в зимний период юго-западные ветры способствуют распространению ореолов загрязнения ТМ со стороны Польши; в летний период существенное влияние оказывают северные и северо-западные направления ветров, переносящие ТМ в Калининградскую область из Литвы. Уменьшение атмосферных осадков с мая по август 2000 г. по сравнению с тем же периодом 1999 г. привело к снижению уровня содержания ТМ во мхах.

4. Лучшими индикаторами загрязнения воздушной среды ТМ для Калининградской области определены мхи: Pleurosium schreberi и Hilocomium splendens. Достоинством их использования является широкий ареал распространения обоих видов, простота идентификации годового прироста у Hilocomium splendens, а также высокая коррелируемость результатов накопления ТМ между собой г = 0,81.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов, библиографического списка и приложения. Общий объем составляет 157 страниц. Иллюстративный материал представлен 12 таблицами и 38 рисунками. Список литературы насчитывает 146 наименований, из них 36 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Королева, Юлия Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В качестве выводов проведенного исследования, в заключение, следует отметить следующее:

1. По уровню содержания ТМ Калининградская область менее загрязнена по сравнению с соседними государствами Польшей и Германией. Уровень концентрирования металлов во мхах сопоставим с аналогичными данными, полученными в Швеции и Литве. Особенности перемещения ореолов накопления ТМ мхами подтверждает, что в зимний период воздушные массы, содержащие изученные металлы, поступают со стороны Польши, в летний - со стороны Литвы. Путем наложения розы ветров по шести станциям области выявлены локальные источники эмиссий ТМ, расположенные на территории крупных городских центров - Калининград, Черняховск, Советск.

2. Содержание меди, марганца, железа, серебра, кадмия закономерно изменяется в период вегетативного роста растения: концентрация марганца, железа, серебра и кадмия уменьшается, а меди увеличивается. За двухлетний период незначительно увеличилось среднее содержание свинца с 10,5 до 11,4 мкг/г. Количество цинка, марганца, железа, никеля, серебра, хрома, кадмия уменьшилось (соответственно): 36,3 - 30,4; 282 - 274; 466 - 324; 5,1 -4,9; 0,98 - 0,86; 1,40 - 1,03; 0,27-0,15 мкг/г. Концентрация меди во мхах не изменилась.

3. Выявлены ландшафтные особенности концентрирования ТМ мхами. На территории Калининградской области в большей степени подвержены загрязнению ТМ холмисто-моренные, крупно-средние и мелко-грядовые урочища, покрытые небольшими массивами леса. Равнинные участки озерно-ледниковых и моренных равнин, распаханных под пашню, с небольшими лесными массивами также являются открытыми площадками для осаждения на них ТМ. Напротив, наименьшая концентрация ТМ прослеживается в довольно крупных лесных массивах, состоящих из сосны. В качестве фоновой зоны может быть рекомендовано урочище древнеаллювиальных равнин с дюнными комплексами, сосновыми борами на дерново-средних и слабоподзолистых песчаных почвах (Шешупско-Неманский ландшафт). Подтверждается это и тем, что в сходном ландшафте, сформированном на юге Самбийского полуострова и находящегося в самой загрязненной зоне области, содержание ТМ значительно ниже, чем в соседних ландшафтах. Прибрежная часть Полесской равнины, заболоченная, покрытая черноольховыми лесами, также наименее загрязнена, вероятно, конечно-моренные гряды Самбийского плато и Инстручская конечно-моренная гряда выполняют защитную функцию, и в первую очередь, подвергаются загрязнению атмосферными выпадениями ТМ.

4. Рассчитан суммарный показатель загрязнения (К3) территории области. Выделено 5 степеней загрязнения:

I - условно незагрязненная территория;

II - минимальный уровень загрязнения;

III - низкая степень загрязнения;

IV - средняя степень загрязнения;

V - высокая степень загрязнения.

По степени аэрозольного загрязнения вся территория Калининградской области может быть подразделена на три зоны: I зона (юго-западная) охватывает Самбийский полуостров, побережье Вислинского залива и приграничные районы вдоль линии Багратиоповск - Правдинск - Железнодорожный; II зона (центральная) расположена в центре области, вытянута с севера на юг от Советска до Озерска; III зона (восточная) занимает часть территории от Краснознаменска до Краснолесья.

Юго-западная зона содержит источники, различающиеся по степени антропогенной нагрузки. Очаги с максимальным содержанием ТМ приурочены к самому крупному промышленному центру области - Калининграду. Отмечается превышение фоновых значений вблизи городов Зеленоградска, Гурьевска, Гвардейска, Багратионовска, Балтийска, Центральная зона загрязпена менее интенсивно по сравнению с предыдущей зоной. В большей степени выделяются города Черняховск и Советск. В северной части II зоны (дельта р. Неман) отмечено высокое содержание во мхах серебра, никеля, свинца. В восточной зоне зафиксированы два локальных очага с повышенным уровнем серебра в Краснознаменском и Нестеровском районах. На границе с Литвой зафиксированы участки с высоким содержанием цинка, меди, железа.

5. Определены фоновые содержания ТМ в исследованных мхах: Си -4,6 мкг/г, Zn - 33 мкг/г, Мп - 229 мкг/г, Fe - 270 мкг/г, Ni - 3,6 мкг/г, Pb - 8,7 мкг/г, Ag - 0,31 мкг/г, Сг - 0,23 мкг/г, Cd - 0,16 мкг/г. Превышение фонового уровня отмечено в 2,9 раз для серебра, в 4,8 раз для хрома, в 1,9 раз для кадмия. В остальных случаях превышение незначительно и варьирует от 1,02 раз для меди, до 1,42 раз для железа. Отношение к кларкам других изученных ТМ значительно ниже и составляет: 0,087 для Си; 0,32 для Zn; 0,27 для Мп; 0,06 для Fe; 0,04 для Ni; 0,002 для Сг; 0,11 для Cd. Содержание серебра и кадмия по всем видам мхов, в среднем, превосходит значение кларков в осадочных породах соответственно в 6,5 и 1,2 раз. Отношение к кларкам других изученных ТМ значительно ниже и составляет: 0,24 для Си; 0,71 для Zn; 0,0,39 для Мп; 0,014 для Fe; 0,21 для Ni; 0,13 для Сг; 0,77 для Pb. Превышение кларков биосферы зафиксировано для серебра в 17,8, для кадмия в 1,9 раз. Содержание других металлов значительно меньше кларков и составляет для Си -0.24; Zn -0,72; Мп -0,69; Fe -0,017; Ni -0,50; Pb - 0,92; Cr -0,02.

6. Рассчитаны коэффициенты биологического накопления ТМ мхами. Отмечено, что для изучаемых видов нет существенных различий в значениях kg. Scleropodium purum по сравнению с другими видами сильнее накапливает цинк, марганец, никель и кадмий. У вида Rhilidiadelphus установлен Кб (Cd) = 164, превышающий значение Кб (Cd) Scleropodium purum в 3,5 раза. По способности концентрировать тяжелые металлы мхи располагаются в следующий ряд: Rhitidiadelphus> Scleropodium purum > Pleurosium schreberi > Hilocomium splendens. Отмечена высокая корреляция между видами P. schreberi, S. ригит и Н. splendens, которая выражается линейной зависимостью. Коэффициент корреляции, в среднем, по всем изученным видам составляет г=0,67. По величине Кб все аккумулируемые мхами изученные элементы образуют ряд (в соответствии с их способностью концентрироваться во мхах): Ag>Cd>Pb>Zn>Mn>Cu>Ni>Cr>Fe. Мхами активно накапливаются серебро, кадмий, свинец, цинк, марганец, никель; медь относится к элементам сильного накопления, железо и хром - к элементам среднего накопления и слабого захвата. Очаги с повышенным содержанием тяжелых металлов могут быть выявлены по каждому виду мхов, но при этом характер загрязнения и местонахождение очагов меняются, что указывает на видовую специфику процессов биоконцентрирования.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Королева, Юлия Владимировна, Калининград

1. Алексеенко В.А., Алексеенко Л.П. Принципы комплексной эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды и ее изменений // География и окружающая среда. М., 2000. - С. 439 - 448.

2. Баринова Г.М. Калининградская область. Климат. Калининград: Янтарный сказ, 2002. - 196 с.

3. Биоиндикаторы и биомониторинг: Мат-лы.междунар.симп. /Отв. ред. Д.А. Криволуцкий Загорск, 1991. - 377 с.

4. Блажчишин А.И, Краснов Е.В. О концентрировании серебра в донных отложениях Готландской впадины //Доклады Академии Наук. 1998. - Т 361, №4. - С. 527 - 530.

5. Бобылева Н. А. Накопление металлов в зеленых мхах в районе Косто-мукшского горнообогатительного комбината //Ред. Ж. Вести МГУ, Серия 5. -1994.-С. 14.

6. Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.: Химия, 1982.-223 с.

7. Бязров Л.Г. Распространение лишайников в Москве и некоторые вопросы экологического нормирования //Экологическое нормирование. Проблемы и методы: Тез. науч.-коорд. совещания. Пущино, 1992. - С. 27-29.

8. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фото-метрческим и спектрофотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1976. -376 с.

9. Ваулипа В.Д., Козлович И.И. Ландшафты // Очерки природы. Калининград, 1999.-С. 189-211.

10. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Академия наук СССР, 1954.-Т.1.- 696 с.

11. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии //Тр. биогеохим. лаб. М., 1980.-Т.16.-С. 9-226.

12. Викторов С. В., Ремезова Г. Л. Индикационная геоботаника. М: Изд-во МГУ, 1988.-217 с.

13. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 235 с.

14. Виноградова А.А., Пономарева Е.Я. Источники и стоки антропогенных пассивных примесей в Российской Арктике весной и летом //Изв. РАН Физ.атмосф. и океана. 2000. - 36, №3. - С. 357-365.

15. Гарибова Л. В. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. М: Мысль, 1978.-420 с.

16. Глазовская М.А. Биогеохимическая организованность экологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах как критерий их устойчивости. //Изв. РАН. Сер.географ. 1992. - №5. - С.5-12.

17. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. - 328 с.

18. ГН 2.2.5.686-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М.: Минздрав, 1998. - 130 с.

19. Голубкова Н.С., Малышева Н.В. Влияние роста города на лишайники и лихеноиндикация атмосферных загрязнений г. Казани //Бот журнал. 1978. -Т. 63, №8. -С. 1145-1154.

20. Гольдберг И. Л. Изменение мохового покрова Южно-таежных темно-хвойных лесов в условиях техногенного загрязнения //Экология. 1997. -№6. - С. 468-470.

21. Государственный комитет по охране окружающей среды Калининградской области 1988-1998 гг. Ольштын: Варминска, 1999. - С. 55.

22. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. JL: Химия, 1987. - 192 с.

23. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах. Ленинград: Химия , 1979. - 161 с.

24. Дедков В.П. Растительность //Очерки природы. Калининград, 1999. -С. 139-149.

25. Демидов В.В., Коган Б.С., Косовец Ю.Г., Буренков Э.К. Новые аналитические подходы к биомониторингу тяжелых металлов //Аналитические методы контроля окружающей среды: Мат-лы. семин. моек, дом науч.-техн. проп.-М., 1990.-С. 116-118.

26. Дёрффель К. Статистика в аналитической химии: Пер. с нем. /Под ред.Ю.П. Адлера. М.: Мир, 1994. - 268 с.

27. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуля-торная роль почвы //Почвоведение. 1997. - № 4. - С. 2-35.

28. Доклад о состоянии окружающей природной среды Калининградской области в 1999 г. /Государственный комитет природных ресурсов по Калининградской области ИПР России. Калининград: ООО «Спираль», 2000. -160 с.

29. Доклад о состоянии окружающей природной среды Калининградской области в 2000 г. /Государственный комитет природных ресурсов по Калининградской области ИПР России. Калининград: ООО «Спираль», 2001. -160 с.

30. Емельянов Е.М. Барьерные зоны в океане: Осадко- и рудообразование, геоэкология. Калининград: Янтарный сказ, 1998. - 416 с.

31. Ельцина Г.Н. Геология и минеральные ресурсы // Очерки природы. -Калининград, 1999. С. 8-35.

32. Ермаков Ю. Г. Биоиндикаторные методы определения загрязнения воздуха //Гигиена и санитария. 1974. - №8. - С. 68-70.

33. Ершов Ю.А., Карпов Ю.А., Плетнева Т.В., Ванивская Э.Н. Биомониторинг в промышленных зонах с использованием лекарственных растений //Заводская лаборатория. 1991. - №8. - С. 4-5.

34. Жаворонков А.А., Михалева Л.М., Авцын А.П. Микроэлементозы новый класс болезней человека, животных и растений //Проблемы биогеохимии. - 1998. - Т.23. - С. 183-198.

35. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.

36. Ковальский В.В., Гололобов А.Д. Методы определения микроэлементов в органах и тканях животных, растениях и почвах. М.: Колос, 1969. -272 с.

37. Копцик С.В., Копцик Г.Н. Многомерный статистический анализ реакции подстилок лесных почв па атмосферное загрязнение //Экология. 2000. -№2. - С. 89-96.

38. Королева Ю.В. Биомониторинг загрязнения Калининградской области аэрозолями серебра //Вестник Калининградского государственного университета. Вып.1. Сер. Экология региона Балтийского моря. Калининград: Изд-во КГУ, 2003.-С. 108-112.

39. Королева Ю.В. Биогеохимический мониторинг загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Калининградская область 1999-2000 гг.) //Экоаналитика-2003: V Всерос. конф. СПб, 2003. - С. 229.

40. Королева Ю.В. Загрязнение атмосферного воздуха Калининградской области //Коррозия металлов и защита от коррозии с помощью органических соединений. Охрана окружающей среды: Сб. науч. труд. Калининград, 2002. - С. 62-64.

41. Королева Ю.В. О динамике накопления тяжелых металлов мхами Куршекой косы //Тез. докл. XXX научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов, 4 1.- Калининград, 1999. С. 21-22.

42. Королева Ю.В., Краснов Е.В. Динамика сезонного биоконцентрирования тяжелых металлов на Куршекой косе //Мат-лы. междунар. науч.-техн. конференции КГТУ, 4.1. Калининград, 2000. - С. 176-178.

43. Королева Ю.В. Краснов Е.В. Загрязнение атмосферного воздуха в Калининградской области //Использование и охрана природных ресурсов в России. 2002. - № 5-6. - С. 144-146.

44. Краснов Е.В., Блажчишин А.И., Шкицкий В.А. Экология Калининградской области. Калининград: Янтарный сказ, 1999. - 188 с.

45. Крючков В.В., Сыроид Н. А. Лишайники как биоиндикаторы качества окружающей среды в Северной Тайге //Экология. 1990. - №6. - С. 63 - 66.

46. Кухта А.Е. О возможности биологической оценки влияния атмосферных выпадений загрязняющих веществ па состояние подстилки в лесных экосистемах //Пробл. экол. мониторинга и моделирования экосистем. 1988. -№11.-С. 105-115.

47. Кучерявый П.П., Федоров Г.М. География Калининградской области. -Калининград: Калининградское книжное издательство, 1989. 142 с.

48. Ладонина Н.Н., Ладонин Д.В. Особенности загрязнения почв и растительности юго-восточного административного округа г. Москвы тяжелыми металлами //Тяжелые металлы в окружающей среде: Мат-лы. межд. симп. -Пущино, 1997. С. 49-59.

49. Лебедева Н.В. Тяжелые металлы и микроэлементы как экологический фактор //Вопросы экологии и охраны природы в лесостепной и степной зонах. Самара, 1999. - С.87-136.

50. Листв С., Сандер Э., Ээнсаар А. Территориальное распределение содержания тяжелых металлов во мхах Эстонии. Методическое исследование //Ж. экол. химии. 1994. - 3, №1. - С. 17-27.

51. Литвин В.М., Ельцина Г.Н., Дедков В.П. Калининградская область. Природные ресурсы. Калининград: Янтарный сказ, 1999. - 189 с.

52. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод. М.: Химия, 1974. - 336 с.

53. Малахов С.Г., Махонько Э.П. Выброс токсичных металлов в атмосферу и их накопление в поверхностном слое земли //Успехи химии.- 1990. Т.50, вып.П.-С. 11-48.

54. Малышева Н.В., Лапотникова Л.К. Влияние тяжелых металлов на морфологические признаки у лишайников //Экологическое нормирование. Проблемы и методы: Тез. докл. Пущино, 1992. - С. 85-87.

55. Малышева Н.В. Лишайники Санкт-Петербурга. Влияние городских условий и лихеноиндикация атмосферного загрязнения //Ботан. журнал. 1998, № 9. С. 39-45.

56. Матвеев Н.М., Прохорова Н.В., Павловский В.А. Тяжелые металлы в растениях Самарской Луки //Самар. Лука, 1996. № 6. - С 247-251.

57. Матвеев Н.М., Прохорова Н.В., Павловский В.А. Определение фоновых показателей тяжелых металлов в объектах окружающей среды //Экоаналитика-98: Тез. докл. III Всерос. конф. Краснодар, 1998. - С. 144145.

58. Межрегиональное атмосферное загрязнение территории: Калининградская область /Науч.-исслед. ин-т охраны атмосферного воздуха; госкомитет по охране окружающей среды Калининградской области; Под ред. В.Б. Ми-ляева, В.В. Литвиненко. СПб., 1998. - 103 с.

59. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах и растениях и их подвижных соединений в почвах. М., 1993.

60. Методические указания по атомно-абсорбционным методам определения токсичных элементов в пищевых продуктах и пищевом сырье. №0119/47-11. Госкомсанэпиднадзор. М., 1992.

61. Моисеенков О.В., Касимов Н.С., Батоян В.В. Экогеохимия и методы компьютерной картографии //География. М., 1993. - С. 265-274.

62. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов: Пер. с англ. /Под ред. Х.Зигель, А.Зигель. М.: Мир, 1993. - 367 с.

63. Никифорова Е.М., Лазукова Г.Г. Геохимическая оценка загрязнения тяжелыми металлами почв и растений городских экосистем Перовского района Москвы //Вестник МГУ, Серия 5: География. 1999, №3. - С. 44-52.

64. Окружающая среда: словарь-справочник. Т.2: Пер с нем. М.: Прогресс, 1999.-304 с.

65. Орленок В.В., Баринова Г.М., Кучерявый П.П., Ульяшев Г.Л. Вишты-нецкое озеро: природа, история, экология. Калининград: Изд-во КГУ, 2001. -211 с.

66. Панасин В.И. Содержание микроэлементов в почвах Калининградской области. Калининград: Калининградское книжное изд-во, 1975. - 248 с.

67. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. М.: Изд-во Россельхозака-демии, 1995.-282 с.

68. Парибок Т., Н. Сасыкина, В. Золоторева. Содержание металлов в напочвенных мхах загрязненных территорий //Изв. А.Н. Эстонии. Экол. 1991. -1, №4. - С. 160-164.

69. Пейве Я.В. Биохимия почвы. М: Гос. изд-во сельхоз. лит-ры, журн. и плакатов, 1961. - 240 с.

70. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989. - 528 с.

71. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. -М.: Высшая школа, 1975.-341 с.

72. Перечень химических и биологических веществ, прошедших государственную регистрацию в Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ //Токсикологический вестник. 2002. - № 4. -С. 58.

73. Петрунина Н.С. Геохимическая экология растений в условиях полиметаллических биохимических провинций //Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. М., 1999. - С.226-253.

74. Плешакова В.М., Громова М.И. Методы абсорбционной спектроскопии в аналитической химии. М.: Высшая школа, 1976. - 282 с.

75. Погода на территории Российской Федерации в 1999 г //Гидрология и метеорология.-1999, №1-12.

76. Погода на территории Российской Федерации в 2000 г.//Гидрология и метеорология.- 2000, №1-12.

77. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1956,- 751 с.

78. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 355 с.

79. Представление результатов химического анализа (рекомендации IUPAC 1994 г.) //Журнал аналитической химии. 1998, том 53, №9. - С. 9991008.

80. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М. Тяжелые металлы в почвах и растениях лесостепного степного Поволжья //Тяжелые металлы в окружающей среде: Мат-лы. межд. симп. Пущино, 1997. - С. 60-69.

81. Реймерс Н.Ф., Яблоков А.В. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. М.: Наука, 1982. - 215 с.

82. Ровинский Ф.Я., Громов С.А. Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками //Метеорология и гидрология. 1994, № 10. -С. 5-14.

83. РД 52 04. 186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. -М.: Госкомгидромет СССР, 1991. 693 с.

84. Рязанов В.А. Санитарная охрана атмосферного воздуха. М.: Медгиз, 1954.- 236 с.

85. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. - 335 с.

86. Салихова Е.В., Савостина О.А. Почвенно-геохимическая оценка состояния среды г. Калининграда //Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона. Калининград, 2001. - С. 26-32.

87. Сборник методик по определению тяжелых металлов в почвах, тепличных грунтах и продукции растениеводства. М., 1998.

88. Сидорович Е.А., Арабей Н.М., Чубанов К.Д. Концентрация тяжелых металлов в почвах сосновых насаждений при техногенном загрязнении природной среды //Природные ресурсы. 1997. - №2. - С. 114-121.

89. Славин В. Атомно-абсорбционный анализ. JL: Химия, 1971. - 296 с.

90. Снедекор Дж. Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии. М.: Сельхозиздат, 1961. - 503 с.

91. Соколов В.Е., Шаланки Я., Криволуцкий Д.А. Международная программа по биоиндикации антропогенного загрязнения природной среды //Экология. 1990. - №2. - С 90-94.

92. Состояние окружающей среды Северо-западного и Северного регионов России. СПб.: Наука, 1995. - 370 с.

93. Спицына Т.Е., Романов Г.Г., Елькина Г.Я., Безносиков В.А. Оценка воздействия загрязнения почв тяжелыми металлами //Освоение севера и проблемы рекультиваций: Тез докл. межд. конф. СПб, 1996. - С. 187-189.

94. Тикканен Э. Загрязнение воздуха угрожает лесам Лапландии. Исследования интенсифицируются //Структура и функции наземных и водных экосистем Севера в условиях антропогенного воздействия. Апатиты, 1990. - С. 21-33.

95. Торшин С.П., Удельнова Т.М., Ягодин Б.Я. Микроэлементы, экология и здоровье человека //Успехи современной биологии. 1990. - Т. 109, вып.2. -С. 279-290.

96. Чубанау К.Д., Бойка А.В., Пикулик М.И. Биоиндикация рассеивания металлов из техногенных источников в сосняках мшистых зеленой зоны Минска//Вести АН БССР.Сер. Биол.н. 1988. - №3. - С. 9-13.

97. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. с нем. /Под ред.К.Б. Заборенко. М: Мир, 1997. - 232 с.

98. Ферсман А.Е. Избранные труды. Т.5 М.: Изд-во АН СССР, 1959.858 с.

99. Физико-химические методы анализа /Под ред. Алесковского.- JI.: Химия, 1988. 376 с.

100. Харин В.Н., Федорец Н.Г., Шильцова Г.В., Дьяконов В.В., Спек-тор Е.Н. Географические закономерности аккумуляции тяжелых металлов во мхах и лесных подстилках на территории Карелии //Экология. 2001. - №2. -С. 155-158.

101. Экологическая химия; Пер. с нем. /Под ред. Ф. Корте. Mi Мир, 1997.396 с.

102. Эмсли Дж. Элементы: Пер. с англ. М.: Мир, 1993. - 256 с. Ягодин Б.А., Кидин В.В., Цвирко Э.А., Маркелова В.Н., Саблина С.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение //Химия в сельском хозяйстве. -Краснодар, 1996. - №5. - С 43-46.

103. Berg Т., Royset О., Steinns Е. Moss {Hilocomium splendens) Used as Bio-monitor of Atmospheric Trace Element Deposition: Estimation of uptake efficiencies //Atmos. Environ. 1995. - № 29. - P. 353-360.

104. Berg Т., Steinns E. Use of Mosses (Hilocomium splendens and Pleurosium schreberi) as Biomonitors of Heavy Metal Deposition: From Relative to absolute values //Environ. Pollut. 1997. - № 98. - P. 61-71.

105. Bruce W. G., Harmon M. E., Baker G. A. Elemental Composition of Hilocomium Splendens Hoh Ranforest Olimpic National Park, Washington, USA //Chemosphere. 1987. - 16, № 10-12. - P. 2631-2645.

106. Burkit F., Lester P., Nickless G. Distribution of heavy metals in the vicinity of fn industrial complex //Nature. 1972. - №238. - P. 327-328.

107. Ceburnis D., Ruhling A., Kvietkus K. Extended Study of Atmospheric Heavy Metal Deposition in Lithuania Based on Moss Analysis //Environ. Monit. And Assess. 1997. - 47, №2. - P. 135-152.

108. Ciaveri В., Guerold F., Pilian J.C. Acidification des Ruisseaux du Massif Vosoien et Contamination Metallique (Al, Mn, Pb, Cd): Mise en Evidence Dans l'eau et Dans des Bryophytes Transplantees //Hydroecol. Appl. 1993. - 5, №1. -S. 111-125.

109. Ellison G., Newham J., Pinchin M.J, Thompson I. Heavy metal content of moss in the region of Consett (North East England) //Environ. Pollut. 1976. -№11.-P. 167-174.

110. Emelyanov E.M. Geology of the Gdansk Basin, Baltic sea: Monograph /Russian Academy of Sciences Atlantic Branch of P.P. Shirshov Institute of Oceanology .- Yantarny Skaz, Kaliningrad. 2002, 496 p.

111. Ford J. Landers D., Kugler D., Lasorsa B. Inorganic Contaminants in Arctic Alaskan Ecosystems: Long-rang Atmospheric Transport of Local Point Sources? //Sci. Total Environ. 1995. - 160-161. - P. 323-335.

112. Grodzinska K., Szarek G., Godzik B.,Braniewski S., Chrzanowska E. Mapping Air Pollution in Poland by Measuring Heavy Metal Concentration in Mosses //Proc. of the conf. "Climate and Atmospheric Deposition Studies in Forests". -1994. -№ 19. P. 197-209.

113. Hogstrand C., Galvez F., Wood С. M. Toxicity Silver Accumulation and Metallothionein Induction in Freshwater Rainbow Trout During Exposure to Different Silver Salt //Environ. Toxicology and Chemistry. 1996. - Vol 15, №7. - P. 1102- 1108.

114. Kansanen P. H., Venetvaara J. Comparison of Biological Collectors of Airborne Heavy Metals Near Ferrochrome and Steel Work //Water, Air and Soil Pollut. 1991. - 60, № 3 - 4. - P. 337-359.

115. Kirchnoff M. Pudolph H. Schwermetallgechalte von Sphagnen aus Ver-schiedenen Mooren Schleswig Holsteins //Telma. - 1989. - 19. - S. 113-135.

116. Koroleva Julia. New Date on the Silver Accumulation by Mosses, Soil and Sediments in the South Baltic Region //Regional Aspects of Sustainability and the Role of the Universities: Conference proceedings. Dortmund, 2001. - P. 67.

117. Mankovska В., Hutteinen S., Peura R. The Effect of Air Pollution from the Krompachy and Rudnany Smelteries on Picca Abies Karst //Ekologia (CSSR). -1989.-8, № l.-P. 49-58.

118. Mankovska B.Deposition of heavy metal in Slovakia. Assessment on the basis of moss and humus analyses //Ecology. 1997. - 16, № 3 - C. 433-442.

119. Mankert В., Herpin V., Siewens V. The German Heavy Metal Survey by Means of Mosses//Sci. Total Environ. 1996. - 182, №1-3. - P. 159-168.

120. Muckerjee A. Silver Loadings in Sewage Treatment Plants and in the Natural Aquatic Environment of Finland //Transport, Fate and Effects of Silver in the Environment: The 3-d International Conference Proceedings. Washington, 1995. -P. 185-192.

121. Muckerjee A., Nuorteva P. Toxic Metal in Forest Biota around the Steel Works of Rautakuukki Oy, Raake, Finland //The Science of the Total Environment. 1994. - 151. - P. 191-204.

122. Mukherjee A. B. The Use and Release of Silver in Finland //Finish Environment Institute. Helsinki, 1997. - 85 p.

123. Onianwa P.C.,.Anjayi S.O. Heavy Metal Contents of Epiphytic Acrocarpous Mosses within Inhabited Sites in Souswest Nigeria //Environ. Int. 1988. -13, №2.-P. 191-196.

124. Pearce F. Mosses Reveal Slovakia's Black Triangle of Pollution //New Sci. -1997. 153, №2073. - P. 7.

125. Ross H. On the Use of Mosses (Hilocomium splendens and Pleurosium schreberi) for Estimating Atmospheric Trace Metal Deposition // Water, Air, and Soil Pollut. 1990. - 50, №2 - P. 63-76.

126. Ruhling A. Atmospheric Heavy Metal Deposition in Europe Estimation Based on Moss Analysis /Nordic Council of Ministers. - NORD 1994:9. - 56 p.

127. Ruhling A., Steinnes E.,.Berg T. Atmospheric Heavy Metal Deposition in Northern Europe 1995 /Nordic Council of Ministers. NORD 1996:37. - 72 p.

128. Ruhling A., Steinnes E . Atmospheric Heavy Metal Deposition in Europe 1995-1996 /Nordic Council of Ministers. NORD 1998:15. - 78 p.

129. Ruhling A.,Tyler.G. An Ecological Approach to the Lead Problem //Botaniska Notiser. 1968. - №121. - P. 321-342.

130. Ruhling A.,Tyler.G. Sorption and retention of heavy metals in the woodland moss Hilocomium splendens (Hedw.) Br. et Sch. //Oikos. 1970. - №21. -P. 92-97.

131. Saeki S., Kubota M., Asaini T. Determination of Silver in Soils by Atomic Absorption Spectrometry //Water, air and Soil Pollut. 1995. - 83, № 3-4. - P. 253-261.

132. Silver in the Environment: Transport, Fate, and Effects /Andren AW, Bober TW, editors. Pensacola,FL,USA: Sosiety of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), 2000. - 192 p.

133. Steinnes E. A Critical Evaluation of the Use of Naturally Growing Moss to Monitor the Deposition of Atmospheric Metals //Sci. Total Environ. 1995. - 160-161.-P. 243-249.

134. Steinnes E., Hassen J.E., Rambuk J.P. Atmospheric Deposition of Trace Elements in Norway Temporal and Spatial Trends Studied by Moss Analysis //Water, Air and Soil Pollut. 1994. - 74, №1-2. - P 121-140.

135. Steinns E., Rambak J.P., Hanssen J.E. Large scale multi-element survey of atmospheric deposition using naturally growing moss as biomonitor //Chemosphere, 1992. №25.-C. 735-752.

136. Wood С. M., Hogstand С., Yalvcz F., Munger R. S. The Physiology of Wa-terlone Silver Toxicity in Freshwater Rainbow Trout (Oncorhym dies myhiss) //Aguatic Toxicolody. 1996. - 35. - P. 93-109.

137. Zechmeister H. G. Schwermetalladeposition in Osterreich. Bundesministe-rium fur Umwelt, Jugtnd und Familie. Wien, 1997. - 184 p.

138. Zechmeister H G Annual Growth of Four Pleurocarpous Moss Species and Their Applicability for Biomonitoring Heavy Metals //Environ. Monit. And Assess. 1998. - 52, №3. P. 441-450.

Информация о работе

Королева, Юлия Владимировна
кандидата географических наук
Калининград, 2004
ВАК 25.00.36

Диссертация

Биоиндикация атмосферных выпадений тяжелых металлов в Калининградской области - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы