Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Комплексная оценка техногенного загрязнения урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья и прогрессивные технологии, направленные на его снижение
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)
Автореферат диссертации по теме "Комплексная оценка техногенного загрязнения урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья и прогрессивные технологии, направленные на его снижение"
На правах рукописи
ЛАРИОНОВ Максим Викторович
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ СРЕДНЕГО И НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ И ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ЕГО СНИЖЕНИЕ
Специальность 03.02.08 - Экология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Брянск - 2013
005061374
005061374
Работа выполнена на кафедре экологии и рационального природопользования ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского»
Научный консультант: Любимов Валерий Борисович,
доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского», г. Брянск Официальные оппоненты: Ладнова Галина Георгиевна,
доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет», г. Орёл, зав. кафедрой экологии и общей биологии Лысенко Изольда Олеговна, доктор биологических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Ставропольский
государственный аграрный университет», г. Ставрополь, зав. кафедрой экологии и ландшафтного строительства Ткаченко Анатолий Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия», г. Брянск, профессор кафедры садово-паркового и ландшафтного строительства Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный
университет», г. Пенза
Защита диссертации состоится 28 июня 2013 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.020.03 при ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им. академика И. Г. Петровского» в конференц-зале по адресу: 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, 14, информационный центр БГУ (общежитие №4). Телефон (4832)66-65-38, факс (4832)66-63-53. E-mail: bryanskgu@mail.ru; disbiobrsu@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им. академика И. Г. Петровского» по адресу: 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, 14, с авторефератом - на сайте ВАК РФ: www. vak. ed. gov.ru
Автореферат разослан 24 мая 2013 г.
Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент Н. Н. Панасенко
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. На современном этапе урбанизация оказывает глубокое антропогенное изменение природных экосистем и замену их на искусственные, которые сегодня испытывают мощный пресс со стороны промышленного комплекса и автотранспорта [Экологические и метеорологические ..., 1999; Экологическая ситуация ..., 2008; Бухарина, Двоеглазова, 2010; Воскресенский, 2011; Мьгабаева, Есиркепова, 2011]. В Саратовской, Пензенской, Волгоградской и Ульяновской областях состояние окружающей среды на урбанизированных территориях, где проживает более половины населения, характеризуется как кризисное и требующее действенных мер по улучшению [Государственный доклад ..., 2003-2010; Доклад «О состоянии ...», 2008-2011; Доклад об экологической ситуации ..., 2011].
При общем падении производства и ежегодном сокращении техногенных выбросов от промышленных предприятий во многих регионах Среднего и Нижнего Поволжья произошло значительное увеличение выбросов от объектов экологически грязных отраслей промышленности. Доля участия автотранспорта в суммарных техногенных выбросах значительно возросла и составила более 90 %. Свыше 95 % сточных вод сбрасываются в поверхностные водные объекты без очистки или недостаточно очищенными, что создало серьезную угрозу для здоровья населения в регионах Среднего и Нижнего Поволжья [Государственный доклад ..., 2010].
Цель исследований: установить особенности миграции тяжелых металлов в окружающей среде урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья и разработать рекомендации по минимизации последствий их негативного воздействия.
Решались следующие задачи:
- изучить динамику интенсивности суммарного загрязнения объектов окружающей среды в Саратовской, Пензенской, Волгоградской и Ульяновской областях за 15-летний период, с 1995 по 2010 гг.;
- выполнить мониторинговые исследования состояния атмосферного воздуха в городах Саратовской, Пензенской, Волгоградской и Ульяновской областей экоаналитическими методами;
- исследовать содержание и динамику тяжелых металлов в биологических и биокосных компонентах почв;
рассчитать экологические коэффициенты, иллюстрирующие накопительную способность биологических систем по отношению к тяжелым металлам;
- предложить коэффициент экологической устойчивости древесных растений для оценки их жизнеспособности, адаптивных возможностей и экологической значимости на урбанизированных территориях;
- выполнить экологическое районирование урбанизированных территорий, учитывая .экологические параметры атмосферного воздуха, почвенного покрова и древесных растений для комплексной оценки состояния окружающей среды;
- разработать практические рекомендации, направленные на улучшение состояния окружающей среды и нейтрализацию загрязняющего воздействия тяжелых металлов.
Научная новизна и теоретическая значимость работы.
Разработана оригинальная научная концепция комплексной оценки степени техногенного загрязнения урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья на основе результатов выполненных многолетних мониторинговых и фитоиндикационных исследований, значительно расширяющая научное представление о закономерностях пространственного распространения тяжелых металлов в окружающей среде.
Получены новые данные о содержании элементов группы тяжелых металлов в приземном слое воздуха и об уровнях их накопления в природных и техногенно преобразованных почвах, а также в листьях древесных растений в зависимости от влияния и мощности источников техногенного загрязнения окружающей среды урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья, в том числе городов, не охваченных системой государственного экологического мониторинга.
Выявлены пространственные закономерности распределения тяжелых металлов на урбанизированных территориях по данным многолетнего почвенного мониторинга в зависимости от природно-климатических и ландшафтных особенностей, влияния источников техногенных загрязнений и уровней аккумуляции тяжелых металлов в почвенном покрове разных функциональных зон городов.
Установлены достоверные корреляционные связи между концентрациями тяжелых металлов в почве, атмосферном воздухе и в листьях древесных растений, демонстрирующие различную поглотительную способность растений в зависимости от мест их произрастания и вида.
Проведено эколого-геохимическое ранжирование урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья по содержанию тяжелых металлов в почвенном покрове для выявления районов их интенсивной пространственной миграции и последующей аккумуляции в почве как важнейшей депонирующей экотоксиканты среде.
Выполнено экологическое районирование урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья с учетом уровней загрязнения тяжелыми металлами атмосферного воздуха, почвенного покрова и древесных растений для комплексной оценки состояния окружающей среды.
Разработан комплексный математический показатель - коэффициент экологической устойчивости древесных растений, учитывающий физиологические пределы поступления в них тяжелых металлов из почвенного покрова и атмосферного воздуха и отражающий степень жизнеспособности,
устойчивости и адаптивных возможностей древесных растений. Разработаны и обоснованы критерии интерпретации полученных значений.
Предложен новый концептуально-методический прием оценки состояния древесных растений по величинам разработанного коэффициента экологической устойчивости, характеризующего физиологические пределы их металлоаккумуляции, жизнеспособности и адаптационных возможностей.
На основе экспериментальных исследований сорбционных свойств углеродсодержащих отходов рекомендуется высокоэффективный и доступный способ нейтрализации загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами с помощью данных реагентов.
Разработан перспективный озеленительный ассортимент из 139 видов растений — 84 древесных и 55 кустарниковых — для обогащения видового состава насаждений, реконструкции имеющихся и создания новых насаждений в городах Среднего и Нижнего Поволжья.
Исследованиями особенностей металлоаккумуляции у травянистых растений на примере мятлика лугового, плевела многолетнего и капусты сарептской установлена целесообразность использования их в качестве биоремедиатов загрязненных тяжелыми металлами почв. Экспериментально установлена высокая эффективность очистки питьевой воды от тяжелых металлов и фенолов до принятых ПДК из источников централизованного водоснабжения природными минералами-сорбентами, сырье для которых содержится в достаточных количествах в разведанных месторождениях Среднего и Нижнего Поволжья и изымается из них в промышленных масштабах (используются в строительной отрасли).
Достоверность исследований обеспечена большим объемом собранного экспериментального материала в результате многолетних исследований с применением современных методов в экологии, его глубоким анализом и обработкой методами математической статистики с использованием компьютерных программ Microsoft Excel, Statistica 6.0.
Практическая значимость работы. Результаты выполненных мониторинговых исследований в форме табличных данных и электронных экологических карт полезны специалистам, осуществляющим свою деятельность в области экологического контроля, экологической экспертизы и мониторинга окружающей среды, в работе учреждений земельного кадастра и природоохранных служб при подготовке и издании режимно-справочных материалов.
Разработанные в процессе мониторинговых исследований практические рекомендации по улучшению состояния атмосферного воздуха, почвенного покрова, зеленых насаждений, вод хозяйственно-питьевого назначения целесообразно использовать природоохранными и коммунальными организациями, службами экологического контроля и экологической экспертизы, муниципальными управлениями архитектурой и градостроительством при планировании строительства жилых, деловых и социальных объектов в городах Среднего и Нижнего Поволжья.
Рекомендации природоохранного направления, основанные на результатах исследований по вопросам изучения техногенного загрязнения атмосферного воздуха, почв и древесных растений урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья переданы для определения возможности их практического использования: ФГУ «Станция агрохимической службы «Балашовская», Саратовским филиалом Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова», Балашовским лесничеством ГУ «Лесничества Саратовской области».
Рекомендации представляют практический интерес при разработке, планировании и организации ведомственного мониторинга окружающей среды, а также при оценке ее экологического состояния и определении возможности возникновения кризисных экологических ситуаций.
Разработаны рекомендации по определению возможности использования углеродсодержащих отходов промышленного производства и растений -биоремедиатов для эффективной фитоэкстракции поллютантов из почв. Рекомендации переданы для их апробации в Саратовском филиале Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова», ФГУ «Станция агрохимической службы «Балашовская».
Рекомендации могут быть использованы при планировании и организации мероприятий по детоксикации земель различных категорий использования. Научно-обоснованный перспективный ассортимент из 139 видов древесных растений и кустарников, рекомендованных для озеленения урболандшафтов и прилегающих к ним территорий в условиях Среднего и Нижнего Поволжья, может служить справочным материалом для городских служб, занимающихся озеленением, лесничеств, дендрологических питомников для выращивания посадочного материала и создания насаждений различного целевого назначения. Имеются акты о передачи рекомендаций Саратовскому филиалу Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова» (г. Саратов), Балашовскому лесничеству ГУ «Лесничества Саратовской области» (г. Балашов). Результаты исследовании внедрены в учебный процесс ряда вузов. Рекомендации используются при проведении лекционных и лабораторных занятий, при планировании и проведении учебно-полевых практик экологического направления в Балашовском институте (филиале) ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный
университет имени Н. Г. Чернышевского», ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова», ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» и ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского».
Основные положения, выпоспмые па защиту:
1 — Выполненные мониторинговые исследования окружающей среды с помощью физико-химических и биоиндикационных методов выявили
различные показатели содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе, почвенном покрове и древесных растениях в зависимости от влияния источников выделения загрязняющих веществ в окружающую среду.
2 - Разработанный коэффициент экологической устойчивости показывает степень жизнеспособности и адаптивных возможностей древесных растений в условиях городской среды.
3 - Экологическое районирование урбанизированных территорий позволило выделить города с критическим состоянием окружающей среды -Саратов, Кузнецк, Волжский, Димитровград; стабильным состоянием среды -Балашов, Инза; с экологически нестабильным состоянием среды - Сердобск, Камышин.
4 _ для улучшения состояния окружающей среды в городах Среднего и Нижнего Поволжья предлагается использование древесных растений из групп устойчивых, средней степени устойчивости и неустойчивых к загрязнению атмосферного воздуха; травянистых растений-биоремедиатов и углеродсодержащих отходов для нейтрализации тяжелых металлов.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы малого города» (Балашов, 9-10 октября 2008 г.), I Международной научно-практической конференции естественно-географического факультета «Экологическая безопасность региона» (Брянск, 22-24 октября 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Вавиловские чтения-2008» (Саратов, 26-27 ноября 2008 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Демографическая ситуация в современной России: состояние и перспективы» (Тверь, 27-28 ноября 2008 г.), межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологической безопасности региона: состояние и перспективы» (Балашов, 24 апреля 2009 г.), региональном сборнике научных трудов «Актуальные проблемы науки и образования» (Балашов, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Антропогенная трансформация природных экосистем» (Балашов, 13-14 октября 2010 г.), III Международной научно-практической конференции «Биодиверситология: современные проблемы изучения и сохранения биологического разнообразия» (Чебоксары, 12 декабря 2010 г.), III Международной научно-практической конференции естественно-географического факультета (Брянск, 21-22 октября 2010 г.), XI Международной научно-практической конференции «Интеллект и наука. Секция «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Железногорск, 28-29 апреля 2011 г.), IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (19-20 мая 2011 г.), I Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность и устойчивое развитие территорий» (Чебоксары, 2011 г.), IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 19-20 мая 2011 г.), IV Международной научной конференции «Экология-2011» (Архангельск, 6-11
июня 2011 г.), Международной научно-практической конференции «Экологическое равновесие: антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере» (Санкт-Петербург, 16-17 июня 2011 г.), Международной научно-практической конференции «Сотрудничество в области использования природных ресурсов и экологического оздоровления бассейна Днепра» (Гомель, 9-10 июля 2011 г.), VII Международна практична конференция «Найновите постижения на европейската наука-2011» (София, 17-25-ти юни 2011 г.), VII mezinarodni vedecko-praktika conference «Aktualni vymozenosti vedy-2011» (Praha, 27.06.2011-05.07.2011), IV Международной научно-практической конференции естественно-географического факультета «Экологическая безопасность региона» (Брянск, 20-21 октября 2011 г.), I Всероссийской научно-практической конференции «Дополнительное профессиональное образование в системе подготовки конкурентоспособного специалиста на рынке труда» (Брянск, 18-19 ноября 2011 г.), VIII mezinarodni vedecko-praktika conference «Dny vedy—2012» (Praha, 27 brezen-05 dubna 2012 roku), Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг биоразнообразия экосистем степной и лесостепной зон» (Балашов, 18-19 октября 2012 г.), V Международной научно-практической конференции естественно-географического факультета «Экологическая безопасность региона» (Брянск, 19-20 октября 2012 г.), I Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты» (Новосибирск, 25 октября 2012 г.), I Международной научно-практической конференции «Достижения вузовской науки» (Новосибирск, 10 декабря 2012 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 65 работ, в том числе две монографии и 23 научные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Работа выполнепа в соответствии с темой научных исследований кафедры экологии и рационального природопользования ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского» «Мониторинг природных и антропогенных экосистем».
Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом многолетних экспериментальных исследований автора, охвативших период с 2005 по 2011 гг. На всех этапах исследования автор принимал личное участие. Им самостоятельно сформулирована проблема, поставлены цель и задачи, разработана программа работ и определены методы, запланированы и проведены эксперименты, сделан анализ результатов собственных исследований, сформулированы выводы и разработаны практические рекомендации. В работе использованы результаты совместных публикаций, доля участия автора в которых составляет от 70 до 90 %.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 8 глав, практических рекомендаций, основных выводов и предложений производству, библиографического списка и приложения. Работа изложена на 512 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 309 таблицами, 54 рисунками. Библиографический список включает 592 источника, в том числе 191 на иностранных языках.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИИ
Острые экологические проблемы в Среднем и Нижнем Поволжье связаны с большими объемами техногенных выбросов в атмосферный воздух, увеличением доли экологически опасных отходов производства и транспорта. В 2010 г. по объемам выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в атмосферу среди регионов Среднего и Нижнего Поволжья лидировали Самарская область (282,5 тыс. т) и Республика Татарстан (264,2 тыс. т), далее следовали Волгоградская (221,4 тыс. т) и Саратовская (181,6 тыс. т) области (рис. 1, А; рис. 2, А). Пензенская и Ульяновская области характеризуются меньшими объемами выбросов в атмосферу: 23,9 и 35,0 тыс. т в 2010 г. соответственно (рис. I, Б; рис. 2, Б) [Государственный доклад ..., 2011 ].
И
1995 1999 2001 2003 2005 2010
1995 1999 2001 2003 2005 2010
Рисунок 1 - Динамика техногенных выбросов в атмосферу Саратовской (А) и Пензенской (Б) областей от стационарных источников в 1995-2010 гг., тыс. т
И
400 300 200 100
1995 1999 2001 2003 2005 2010
1995 1999 2001 2003 2005 2010
Рисунок 2 - Динамика техногенных выбросов в атмосферу Волгоградской (А) и Ульяновской (Б) областей от стационарных источников в 1995-2010 гг., тыс.
В большей мере от неудовлетворительного состояния окружающей среды страдают жители городов Среднего и Нижнего Поволжья (табл. 1) [Государственный доклад ..., 2011; Доклад «О состоянии ...», 2010, 2011].
Таблица 1 - Численность населения и приоритетные источники
Город Население, чел. Отрасли народного хозяйства - приоритетные источники загрязнения окружающей среды
Балашов 82222 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, производства стройматериалов и теплоэнергетики, пищевой промышленности
Саратов 837400 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, нефтеперерабатывающая, химическая и оборонная отрасли, приборостроение и стройиндусгрия
Сердобск 35387 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, производства стройматериалов и электроприборов, пищевой промышленности
а
Продолжение табл. 1
Кузнецк 88883 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, химической отрасли, производства стройматериалов, электро- н радиоприборов
Камышин 119924 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, химической отрасли, черной металлургии, приборостроения, производства стройматериалов и теплоэнергетики
Волжский 314400 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, химической и топливно-энергетической отраслей, машиностроительной промышленности
Инза 18800 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, химической и строительной отраслей, пищевой промышленности
Димитровград 127600 предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, предприятия машиностроительной, химической и .строительной отраслей,связи
Экологические проблемы, вызванные экстенсивной хозяйственной деятельностью в городах Среднего и Нижнего Поволжья, носят комплексный характер. В значительной степени они обусловлены включением в миграционные потоки тяжелых металлов [Государственный доклад ..., 2011].
В настоящее время недостаточно проработаны вопросы эколого-геохимического районирования территорий [Саэт и др., 1990; Геохимическое картирование ..., 1998; Прохорова, Матвеев, 1996, 2003; Mari et al., 2006; Никитенко, 2007].
В условиях напряженной социально-экономической обстановки проблемы разработки и использования малозатратных методов снижения загрязнения окружающей среды во многих регионах остаются нерешенными [Безуглая, Расторгуева, 1991; Baker et al., 1994; Стурман, 2005; Ревич, 2007; Экологическая ситуация ..., 2008; Доклад «О состоянии ...», 2008-2010].
2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Рельеф равнинный, преобладают низменности и всхолмленные равнины [Милановский, 1996]. Климат умеренно-континентальный и континентальный. Лето теплое, со среднемесячной температурой воздуха в июле +22°...+25°С. Зима довольно холодная, среднемесячная температура воздуха января и февраля - -10°...-15°С. Среднегодовое количество осадков на севере 500-600 мм, на юге 200-300 мм. Природные зоны: лесостепь (Пензенская, Ульяновская, Самарская области), степь (Саратовская, Волгоградская области), полупустыни (Калмыкия, Астраханская область). Для южной части территории с апреля по октябрь характерны пыльные бури и суховеи [Гордеева, Петрушина, 2003].
3 ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Объекты исследований
Объекты исследования - компоненты окружающей среды: атмосферный воздух, почвенный покров и древесные растения в городах Среднего и Нижнего Поволжья (рис. 3).
г. Димитровград\_ U:,tx¡ г. _____
г. Кузнецк -
г - er ''ШШШШШЩшЩШШ, ^
г. Сердобск.—_____
г. Саратов---' *
г.Балашов--^Щ^**^» J
<1*\J
ш \
г. Камышин г. Волжский
Й Л i4 t1Utti>¡pe AÍOJW
Рисунок 3 - Район исследований
3.2 Методы исследований
Посты физико-химического мониторинга приземного слоя атмосферного воздуха выбирались, учитывая среднегодовую розу ветров в зонах влияния важнейших источников техногенных загрязнений, по стандартной методике [Безуглая, 1986; ГОСТ 17.2.3.01-86; РД 52.04.186-89]: в городах с населением менее 100 тыс. жителей или незначительно выше 100 тыс. человек - по 5 передвижных постов, в городах с населением более 300 тыс. человек - по 10 постов, в контроле - 2 поста (участки разнотравной степной и пойменной экосистем Балашовского района Саратовской области). Число усредненных проб с каждого поста мониторинга - 3 шт.
Биоиндикацня состояния атмосферного воздуха в приземном слое выполнена по древесным растениям (.Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) Karst.. Abtes Sibirien Ledeb., Betula pendula Roth, Aesculus hippocastanum L., Robinia pseudoacacia L., Populus alba L.) из группы неустойчивых к загрязнению воздуха [Десслер, 1981; Золотухин и др., 1997] и по эпифитным лишайникам [Зелтынь, Инсаров, 1993; Nash, Gries, 1995; Сионова, 2006]. Уровень загрязнения воздуха по площади повреждения (в %) листьев (хвоинок) оценивался в баллах [Десслер, 1981; Золотухин и др., 1997]: 0 баллов - воздух чист; 1 балл - слабый уровень загрязнения; 2 балла - средний уровень загрязнения; 3 балла - высокий уровень загрязнения воздуха. Процент поврежденной площади листовой пластинки (хвои) определялся методом сканирования с помощью компьютерной программы «AreaS» [Пермяков и др.,
2002]. Результаты лихеноиндикации анализировались также по трехбалльной шкале [Золотухин и др., 1997].
Отбор почвенных проб выполнен на пробных площадях (по 10 шт. в зоне влияния антропогенных источников выделения химических загрязнителей и на определенном удалении от них, по основным направлениям среднегодовой розы ветров) методом прикопок глубиной до 20-40 см по общепринятым методикам [Алексеенко, 1990; Методические рекомендации ..., 1999; Мотузова, Безуглова, 2007; Федорец, Медведева, 2009]. На пробных площадях произрастали средневозрастные (25-30-летние) древесные растения, с которых затем отбирались образцы листьев: Acer platanoides L., A. negimdo L., Ulmiis laexis Pall., U. pumila L., Tilia cordata Mill., Т. platyphyllos Scop., Cerasus \nlgaris Mill., Pinns sylvestris L., Sorbits aucuparia L., Robinia pseiidoacacia L., Aesculus hippocastanum L., Fraxinus pennsylvanica Marsh., Padiis avium Mill., Betula pendula Roth.
Отбор растительных проб. Образцы листьев с указанных выше видов, соответствующих одной фенофазе, отбирались утром в сухую погоду. Листья срезались на высоте 1,5-2 м от поверхности земли с доступных веток по 10 листьев (хвоинок) с 5 модельных деревьев со стороны источника техногенного загрязнения [Алексеенко, 1990].
Исследования морфологических и агрохимических свойств почв выполнены на основе общепринятых методик [Методические рекомендации..., 1987, 1992; Практикум по агрохимии, 1989; Строганова, Агаркова, 1992; Методические указания ..., 2003].
Содержание тяжелых металлов в образцах воздуха, почв и растений определялось методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией на «Спектр-5.1» в 5М азотной кислоте. Концентрации ртути в воздушных, почвенных и растительных пробах определялись методом беспламенной атомно-абсорбционной спектроскопии [Самохвалов, Чеботарев, 1997; Основы аналитической химии ..., 2001; МУК 4.1.1468-03- МУК 4 1 147103].
Коэффициенты корреляции вычислены по методике, отраженной в работах Г. Н. Зайцева, В. Б. Любимова и К. В. Балиной [Зайцев, 1984; Любимов, Балина, 2005, 2010].
Комплексное экологическое районирование городов проведено методом экологического картографирования с использованием компьютерной программы Maplnfo Professional 10.0 [Кочуров, Шишкина, 2009].
Эффективность сорбции тяжелых металлов и полиароматических ксенобиотиков в почве исследовалась посредством применения углеродсодержащих отходов в виде дисперсной фракции 1,25-1,5 мм [Попова, 2007]. Экспериментальные площадки в количестве 21 шт. (по 7 шт. на каждый вариант опыта) и размером 5><5 м2 каждая располагались в зоне техногенного влияния ОАО «Балашовская нефтебаза» (г. Балашов, Саратовская область). Взятие образцов почв осуществлялось в трех повторностях. Содержание органического вещества определялось по ГОСТ 26213-91. Концентрации металлов определялись пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией [Самохвалов, Чеботарев, 1997; Основы аналитической химии 2001].
Содержание ТТАУ определялось тонкослойной хроматографией [Дикун, 1979; Иоффе и др., 1984]. Порции вносимых реагентов: 20 и 40 г/м2 [Попова, 2007].
Очистка воды природпыми минералами проводилась экспериментально на примере кремня (из опок) и глауконитового песка. Контроль - фильтр с активированным углем. Катионы Си применены в качестве модельного загрязнителя [Международный стандарт NSF ..., 1996; Головко и др., 1999; Разработка научно-методических ..., 2002]. Изучались модельные концентрации катионов Си при действии 1М раствора CuS04: низкая (0,5 мг/л), средняя (5,0 мг/л) и высокая (10,0 мг/л) [Вода питьевая ..., 1984; Разработка научно-методических ..., 2002]. Содержание Си в воде определялось в трех вариантах концентраций и в двадцати повторностях каждая колориметрическим методом [Инструкция по определению ..., 1978; Вода питьевая ..., 1984; Разработка научно-методических ..., 2002]. Содержание фенолов определялось ускоренным экстракционно-фотометрическим методом [Вода питьевая ..., 1984; РД 52.24.480-2006].
Фиторемедиация загрязненного почвепного покрова исследовалась с использованием Роа pratensis L., Loliiim perenne L., Brassica juncea (L.) Czern. et Cosson. Выполнена серия экспериментов с проращиванием их семян при добавлении Pb(N03)2 в лабораторных условиях и в открытом грунте в зоне влияния источника загрязнения по методике М. В. Бганцовой [Бганцова, 2009]. В лабораторных условиях семена (по 30 шт.) помещались в стаканчики с образцами почвы и с внесенным Pb(N03)2 в следующих концентрациях: 150, 250, 550, 1000 и 1500 мг/кг, что соответствовало низкой, средней, высокой и очень высокой степени загрязнения почв [Обухов, Ефремова, 1988]. Аналогичные опыты на площадках 5*5 м2 в количестве 24 шт, (по 8 для каждого вида) проведены в районе расположения ОАО «Балашовский завод ЖБК» и автомагистрали Балашов-Саратов (г. Балашов, Саратовская область) на расстоянии 5 (12 шт.) и 15 м (12 шт.) от автомагистрали [Бганцова, 2009]. Семена высаживались в почву на глубину 2-3 см [Растениеводство, 2006; Царева, 2007]. Каждый эксперимент проводился в трех повторностях.
Результаты исследований обработаны методом математической статистики с использованием компьютерных программ Microsoft Excel, Statistica 6.0 [Зайцев, 1984; Любимов, Балина, 2005, 2010]. Исследования выполнены на 95 %-ном доверительном уровне.
3.3 Объем исследований
В период мониторинга исследовано 468 проб атмосферного воздуха, 1584 пробы почв и 1206 образцов листьев древесных растений. Во время исследований сорбционных свойств углеродсодержащих отходов элементным анализам подвергнуто 168 проб почв. При исследованиях фиторемидиации проанализировано 72 образца почв и 144 образца фнтомассы травянистых растений. Исследования эффективности традиционных фильтров и фильтров с природными минералами выполнены в 240 пробах водопроводной воды. Всего совершенно 245 экспедиционных выездов. Методами математической статистики обработано 7400 вариационных рядов.
4 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
4.1 Содержание техногенных тяжелых металлов в приземном слое воздуха. Мониторинговые исследования воздуха выполнены в 2009-2011 гг.
Содержание тяжелых металлов (Pb, Zn, Mn, Си) в атмосферном воздухе контрольных участков ПДК не превышало.
В составе атмосферного воздуха г. Балашова Pb, Zn, Mn, Си, Fe содержались в количествах (мг/м3), превышавших контрольные показатели, но не превышавшие ПДК. В атмосферном воздухе г. Саратова Pb, Zn, Mn, Cu превышали ПДК в 9,0, 6,2, 3,7 и 2,9 раз соответственно (нестабильное состояние атмосферы).
В г. Сердобске загрязняющее влияние оказывал Со, превышавший ПДК в 1,3 раза, что характеризовало состояние атмосферного воздуха как экологически нестабильное. В пределах г. Кузнецка концентрации Pb, Zn, Со в воздухе превышали ПДК в 2,2,1,2 и 1,5 раз (высокий уровень загрязнения воздуха).
В воздухе г. Камышина содержание Pb и Zn превышало ПДК в 1,4 и 1,3 раза. Состояние воздуха оценивалось как нестабильное. Экологическая состояние атмосферного воздуха г. Волжского оценивалось как напряженное: концентрации Pb, Cd, и Cu в воздухе превышали ПДК в 5,4, 2,3 и 2,5 раз.
Состояние атмосферного воздуха г. Инзы характеризовалось как загрязненное: среднегодовое содержание Zn составляло 1,2 ПДК. Состояние воздуха в пределах г. Димитровграда оценивалось как напряженное: содержание V, Pb, Zn, Cu превышало ПДК в 1,5, 2,0, 1,8 и 2,5 раза.
Таким образом, максимально загрязнен тяжелыми металлами атмосферный воздух в гт. Саратове, Кузнецке, Волжском и Димитровграде.
4.2 Оценка состояния атмосферного воздуха с использованием в качестве биоиндикаторов растений
Оценка состояния атмосферного воздуха по площади повреждения листовых иластипок (хвоинок). В городах района исследований на пробных площадях в 2007-2011 гг. были зарегистрированы и отобраны семь распространенных видов древесных растений 25-30-летнего возраста, взятых в качестве биоиндикаторов: Р. sylvestris L., Р. abies (L.) Karst., A. sibirica Ledeb., В. pendula Roth, A. hippocastanum L., R. pseudoacacia L., P. alba L.
Максимальная площадь поврежденной поверхности листьев (хвоинок) древесных растений характерна гг. Саратову (2,2 балла), Кузнецку (1,8 баллов), Волжскому (1,8 баллов) и Димитровграду (1,8 баллов). На территории гг. Балашова (1,6 баллов), Сердобска (1,6 баллов), Камышина (1,6 баллов) и Инзы (1,4 балла) листья (хвоя) подвергались аэротехногенному прессингу в относительно меньшей степени.
Учитывая выявленную устойчивую тенденцию к значительному увеличению поврежденной поверхности листьев (хвоинок) древесных растений и устойчивый рост концентраций тяжелых металлов в атмосферном воздухе в последние годы, правомерно утверждать, что древесные растения в дальнейшем продолжат интенсивно повреждаться и деградировать. Опасность данного процесса связана с сильным усыханием скелетных ветвей и крон, общим снижением устойчивости древостоев и их гибелью (рис. 4).
Рисунок 4 - Динамика изменения площади поврежденной поверхности листьев (хвоинок) В районе исследований (2007-2011 ГГ.): 1-г. Балашов, 2-г. Саратов, 3 - г. Сердобск, 4 - г. Кузнецк, 5 - г. Камышин, 6 - г. Волжский, 7 - г. Инза, 8 - г. Димитровград
Между площадью (в %) некроза листьев (хвоинок) древесных растений и содержанием РЬ в воздухе всех исследованных городов установлена высокая (до 0,9) и очень высокая (> 0,9) положительная корреляция (табл. 2).
Таблица 2 - Корреляционный анализ наличия связи содержания тяжелых металлов в воздухе с площадью (в %) некроза листьев (хвоинок)
Город г (РЬ) (Zn) г (Си) г (Си)
Балашов +0,98 -
Саратов +0,99 т0,97
Сердобск +0,98 +0,85
Кузнецк +0,97 +0,98 - -
Камышин +0,99
Волжский +0,97 +0,89 -
Инза +0,98 - -
Димитровград +0,99 +0,98 -
Примечание: черточкой обозначено отсутствие металла в пробах.
Древесные растения, использованные в качестве биоиндикаторов, можно расположить в следующем порядке по снижению экологической устойчивости к техногенному фактору: R. pseudoacacia L. —> Р. alba L. —> А. hippocastanum L. —> В. pendula Roth —► Р. abies (L.) Karst. —> A. sibirica Ledeb. —> Р. sylvestris L.
Оценка чистоты воздуха по наличию групп лишайников, отличающихся уровнем устойчивости к ноллютантам.
Наименее загрязненный воздух характерен для гг. Балашова (1,5 балла), Сердобска (1,6 балла), Камышина (1,7 балла) и Инзы (1,5 балла). Данные значения соответствуют «слабой» степени загрязнения. В остальных городах степень загрязнения воздуха соответствовала значению «выше средней»: в Саратове - 2,7 балла, в Кузнецке - 2,2, в Волжском - 2,5 и в Димитровграде -2,3 балла (табл. 3).
Таблица 3 - Показатели загрязнения воздуха по наличию на пробных площадях различных групп лишайников (2007-2011 гг.) Город -----"'
Контроль
Балашов
Саратов
Сердобск
Кузнецк
Камышин
Волжский
Инза
Димитровград
Средний балл
0,25
1,5
2,7
1,6
2,2
1,7
2,5
1,5
2,3
Степень химического загрязнения воздуха
слабая
слабая
выше средней
слабая
выше средней
слабая
выше средней
слабая
выше средней
Таким образом, обобщив и проанализировав результаты выполненного физико-химического и биоиндикационного мониторинга состояния атмосферного воздуха, можно прогнозировать: дальнейший рост интенсивности аэротехногенных выбросов будет способствовать развитию острой экологической ситуации в малых городах Среднего и Нижнего Поволжья (Балашов, Сердобск, Камышин, Инза). В более крупных городах (Саратов, Кузнецк, Волжский, Димитровград) на большинстве пробных площадей лишайники отсутствовали, не выдерживая техногенного прессинга.
5 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
5.1 Агрохимическая характеристика почв
На рис. 5 изображено распределение агрохимических показателей почв в районе исследований.
Рисунок 5 - Распределение значений агрохимических показателей почв, дифференцированно по городам района исследований (2006-2011 гг.)
Максимальные величины степени насыщенности основаниями, в сравнении с контролем, г. Балашовом и другими исследованными городами,
отмечены в гг. Сердобске (94,3±3,2 %), Кузнецке (91,2±3,3 %) и Димитровграде (87,5±1,7 %). В гг. Инзе (81,1±2,б мгэкв/100 г почвы), Балашове (44,2±1,3 мгэкв/100 г почвы) и Кузнецке (42,8±1,8 мг-экв/100 г почвы) зарегистрированы максимальные значения суммы поглощенных оснований в почвенной среде.
Минимальное содержание гумуса в техногенно преобразованных почвах отмечено в гг. Саратове (1,2±0,04 %) и Волжском (0,9±0,028 %). Здесь же отмечены и максимальные значения рН почв (в г. Саратове - 8,1±0,16, в Волжском - 7,9±0,31), а также в г. Камышине (7,7±0,30). Минимум концентрации подвижного фосфора в техногенно преобразованных почвах установлен в гг. Инзе (2,0±0,07 мг/100 г почвы), Волжском (2,2±0,06 мг/100 г почвы), а также в Саратове (2,8±0,13 мг/100 г почвы). Минимум концентрации обменного калия в антропогенно преобразованных почвах пришелся на гг. Камышин (3,5±0,09 мг/100 г почвы), Саратов (4,5±0,21 мг/100 г почвы) и Инзу (5,4±0,18 мг/100 г почвы).
При усилении степени антропогенной перестройки профиля почв урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья в них динамично повышаются показатели обменной кислотности, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями. Содержание гумуса, показатель гидролитической кислотности, содержание подвижного фосфора и обменного калия снижаются в техногенного нарушенных почвах по сравнению с участками природных почв. Наиболее трансформированы поверхностные слои почв в городах района исследований.
5.2 Содержание техногенных тяжелых металлов в почвах В природных лесостепных и степных экосистемах Балашовского района Саратовской области (контроль) содержание тяжелых металлов приблизилось к ПДК (табл. 4). Элементный ряд металлов в контроле: Мп > 7п > Си > РЬ.
Таблица 4 - Содержание тяжелых металлов в контроле (2005-2011 гг.)
тм ПДК, мг/кг М±т, мг/кг С„ % в Р, % (
РЬ 32,0 25,4±1,1 7,9 2,0 4,3 23,1
Ъп 55,0 49,9±1,5 4,8 2,4 3,0 32,3
Мп 1500,0 651,6±26,3 1,4 9,3 4,0 24,8
Си 33,0 29,6±0,82 8,3 2,5 2,7 37,0
По Ъс\ и Си в г. Балашове отмечено превышение ПДК (табл. 5). Элементный состав тяжелых металлов: Мп > 7л\ > Си > РЬ > N1.
Таблица 5 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове ___г. Балашова (2005-2011 гг.) _1_
ТМ ПДК, мг/кг М±т, мг/кг С„ % о Р, % (
РЬ 32,0 31,1±1,2 6.8 2,1 3,9 25,9
Ъл 55,0 76,9±2,5 7,0 5,4 3,3 30,8
Мп 1500,0 1181,0±26,4 1,4 16,9 2,2 44,7
№ 20,0 17,5±0,68 9.4 1,6 3,8 25,7
Си 33,0 53,9±1,6 8,9 4,7 2,9 33,6
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±ш, превышающее ПДК.
В почвах г. Саратова отмечены высокие концентрации и широкий перечень тяжелых металлов (табл. 6). Элементный ряд тяжелых металлов: Мп > Ъл >РЬ > Си > Со > № > Щ > СМ.
Таблица 6 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове _|__г. Саратова (2005-2011 гг.) _
тм ПДК, М±т, мг/кг С„ % о Р, % t
мг/кг
РЬ 32,0 112,0±4,5 8,1 9,1 4,0 24,9
Zn 55,0 187,8±6,6 6,1 11.4 3,5 28,5
Мп 1500,0 2097,0±53,9 1,7 35,6 2,6 38,9
№ 20,0 19,0±0,80 10,9 2,1 4,2 23,75
Си 33,0 91,6±2,4 8,0 7,4 2,6 38,2
Ня 2,1 4,6±0.20 37,8 1,6 4,4 23,0
Со 50,0* 41,8±1,2 6,9 2,9 2,9 34,8
Cd 2,0* 4,1±0,11 38,9 1,6 2,7 37,3
Примечание: жирным шрифтом выделепо значите М±т, превышающее ПДК/ОДК; * - ОДК.
Результаты мониторинг почв г. Сердобска отражены на табл. 7 Элементный ряд тяжелых металлов в почвенном покрове: V > 7лл > Со > РЬ.
Таблица 7 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове _|__г. Сердобска (2006-2011 гг.) __
TM ПДК, мг/кг M±m, мг/кг С», % а Р, % t
V 150,0 134,6±4,5 4,6 6.2 3,3 29,9
Pb 32,0 27,1 ±0,7 9,9 2,7 2,6 38,7
Zn 55,0 55,0±1,2 2,5 1,4 2,2 45.8
Co 50,0* 43,9±1,3 6,2 2,7 2,9 33,8
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±ш, превышающее ПДК/ОДК; * - ОДК.
Элементы БЬ, РЬ, 2п и Со накапливались в почвах г. Кузнецка в количествах, превосходящих ПДК (табл. 8). Элементный ряд металлов в почвах г. Кузнецка: Ре > Сг > Хп > Со > РЬ > БЬ.
Таблица 8 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове
г. Кузнецка (2006-2011 гг.)
TM ПДК, мг/кг M±m, мг/кг Cv, % о P, % t
Sb 4,5 5,98±0,20 10,7 0,64 3,3 79,9
Fe - 33193,1±669,2 2,2 719,5 2,0 49,6
Pb 32,0 49,Ш ,5 7,5 3,7 3,1 32,7
Zn 55,0 108,Sil,5 4,9 5,3 1,4 72,5
Cr - 118,1±1,6 5,2 6,1 1,4 73,8
Co 50,0* >0I,7±I,5 9,2 9,4 1,5 67,8
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±ш, превышающее ПДК/ОДК; * - ОДК.
На территории г. Камышина накапливались в почвах РЬ, Ъс\, Сс1, БЬ, Си (табл. 9). Элементный ряд тяжелых металлов: 7л\ > Си > РЬ > ЭЬ > СА
Таблица 9 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове
г. Камышина (2006-2011 гг.)
тм ПДК, Мг/кг M±in, мг/кг С„ % <Т Р, % t
РЬ 32,0 47,3±1,2 6,8 3,2 2,5 39,4
Zn 55,0 86,8±1,6 5,4 3,7 1,8 54,3
Cd 2,0* 1,К±0,С6 13,3 0,24 3,3 30,0
Sb 4,5 3,6+0,14 8,1 0,29 3,9 25,7
Си 33,0 62,8±1,3 3,9 2,5 2,1 47,3
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±т, превышающее ПДК/ОДК; * - ОДК.
Концентрации большинства выявленных тяжелых металлов в почвах г. Волжского превышали гигиенические нормативы (табл. 10). Тяжелые металлы образуют следующий элементный ряд: Хп > РЬ > Си > № > С<1 > ЭЬ >
Таблица 10 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове _____г. Волжского (2006-2011 гг.) _
TM ПДК, мг/кг M±m, мг/кг C\, % а P, % t
Pb 32,0 134,3±2,1 5,5 7,4 1,6 63,9
Zn 55,0 193,5±2,5 4,8 9,3 1,3 77,4
Sb 4,5 3,3±0,08 12,4 0,41 2,4 41,3
Ni 20,0 27,3±1,2 6,2 1,7 4,3 22,8
Си 33,0 U0,5±2,3 7,4 8,2 2,1 48,0
ня 2,1 2,7±0,06 10,7 0,29 2,2 4,1
Cd 2,0* 3,6±0,U 6,9 0,25 3,1 32,7
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±т, превышающее ПДК/ОДК; * — ОДК.
Загрязнение почв г. Инзы обусловлено V, РЬ, Ъа и Сг (табл. 11). Элементный ряд металлов: Сг > V > 7.п > РЬ.
Таблица 11 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове _г. Инзы (2006-2011 гг.) _1_
TM ПДК, мг/кг M±m, мг/кг C„ % а P, % t
V 150,0 171,7±1,9 8,3 14,3 1,1 90,4
Pb 32,0 30,2±1,1 12,6 3,8 3,6 27,5
Zn 55,0 93,6±1,4 7,7 7,2 1,5 66,9
Cr - 202,8±2,6 2,9 5,8 1,3 78,0
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±т, превышающее ПДК.
В г. Димитровграде техногенное загрязнение почвенной среды обусловлено высокими концентрациями V, РЬ, Ъл, К!, Си и Сг (табл. 12). Элементный ряд металлов в почвах: Сг > V > Си > РЬ > Ъл > №.
Таблица 12 - Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове __г. Димитровграда (2006-2011 гг.)__
TM ПДК, мг/кг M±m, мг/кг Cv, % о P, % t
V 150,0 212,5±3.4 7,2 15,4 1,6 63,4
Pb 32,0 141,8±2,9 8,3 11,7 2.0 48,9
Ъа
N1
Си
Сг
55,0
20,0
33,0
129,9*3,2
16,9±0,78
170,5±3,3
247,4±5,8
5,9
11,2
7,3
5,6
Продолжение табл. 12
7,6
1,9
12,5
13,9
2,5
40.6
4,6
1,9
2,3
21,7
51.7
42,6
Примечание: жирным шрифтом выделено значение М±т, превышающее ПДК,
Приоритетными поллютантами, активно накапливающимися в почвах района исследований, являются РЬ, Си и Хп (рис. 6).
Рисунок 6 - Содержание РЬ, Си, Ъп в почвах, дифференцированно по городам Среднею и Нижнего Поволжья
Минимальные концентрации РЬ выявлены в почвах гг. Балашова. Сердобска и Инзы. Максимальные концентрации РЬ установлены в почвах гг. Саратова, Волжского, Димитровграда. Максимум содержания Си пришлось на гг. Димитрові-рад, Волжский, Саратов. Максимум Ъп зарегистрирован в почвах гг. Волжского, Саратова и Димитровграда.
Эколого-геохимическое ранжирование городов района исследований по суммарному показателю загрязнения почв. По результатам почвенного мониторинга на пробных площадях, заложенных в разных функциональных зонах городов района исследований, вычислены суммарные показатели загрязнения почв (Ъ^) тяжелыми металлами (табл. 13).
Таблица 13 - Эколого-геохимическое ранжирование городов
Город Средневзвеш. величина / Уровень загрязнения почв
Естественные ненарушенные ночвы
Балашов 4,0 допустимый (< 16)
Саратов 14,6 допустимый (< 1 6)
Сердобск 5,9 допустимый (< 1 6)
Кузнецк 6,9 допустимый (< 16)
Камышин 7,9 допустимый (< 1 6)
Волжский 10,2 допустимый (< 1 6)
Инза 5.5 допустимый (< 16)
Димнтровград 10,6 допустимый (< 1 6)
_Продолжение табл. 13
Техногенно преобразованные почвы
Балашов 7,8 допуслтый (< 16)
Саратов 67,4 опасный (32-128)
Сердобск 7,7 допустимый (< 16)
Кузнецк 23,0 умеренно опасный (16-32)
Камышин 14,3 допустимый (< 16)
Волжский 58,3 опасный (32—128)
Инза 8,1 допустимый (< 16)
Димитровград 33,0 опасный (32—128)
В результате эколого-геохимического ранжирования выделены города: 1) с опасным уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (Саратов (Хс = 67,4), Волжский = 58,3), Димитровград = 33,0)), 2) с допустимым уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (Сердобске (= 7,7), Балашов (Хс= 7,8), Инза (7С= 8,1), Камышин (2С = 14,3)), 3) с умеренно опасным уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (г. Кузнецк, = 23,0). Природные почвы во всех городах соответствовали допустимому уровню загрязнения (Хс < 16).
6 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ ДРЕВЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ
6.1 Инвентаризация п структура древесных насаждений
Информация о структуре, площадях и целевом назначении зеленых насаждений в городах района исследований бралась из генеральных планов и ежегодных докладов «О состоянии и об охране окружающей среды ...» в Саратовской, Пензенской, Волгоградской, Ульяновской областях [Государственный доклад ..., 2005-2010; Доклад «О состоянии ...», 2005-2011].
Оценка жизнеспособности древесных растений проведена по шкале В. И. Гусева (табл. 14) [Гусев, 1984,1989].
Таблица 14 - Санитарно-экологическая и таксационная характеристика _древесных растений (по состоянию на 2011 г.) _
Город Насаэвдений Средний Средняя Класс Категория
на 1 жителя, возраст, лет полнота жизнеспо- жизнеспо-
мг собности собности
Балашов 3,5 25-40 0,6-0,7 2 пониженная
Саратов 3,0 16-40 0,3-0,4 3 низкая
Сердобск 18,5 30-45 0,5-0,6 3 низкая
Кузнецк 33,8 25-45 0,6-0,7 2 пониженная
Камышин 38,5 25-35 0,7-0,8 2 пониженная
Волжский 11,0 3CM0 0,5-0,7 2 пониженная
Инза 26,7 35-45 0,4-0,6 3 низкая
Димитровград 39,8 35-50 0,7-0,8 2 пониженная
Примечание: жирным шрифтом выделено превышение нормы обеспеченности насаждениями общего пользования на одного жителя города [МДС 13-5.2000].
В целом состояние древесных насаждений в районе исследований оценивается как ослабленное: средний класс жизнеспособности древесных
растений - второй (пониженная категория жизнеспособности) или третий (низкая жизнеспособность). В гг. Балашове, Саратове, Сердобске, Волжском уровень озелененности городских территорий на одного жителя не достаточен. Средняя полнота в гг. Саратове, Сердобске, Волжском и Инзе крайне низкая, что связано с неравномерной и бессистемной высадкой древесных растений и их гибелью из-за недостаточного ухода за ними.
6.2 Содержание техногенных тяжелых металлов в древесных растениях
В контроле древесные растения поглощали из окружающей среды и аккумулировали в фитомассе листьев тяжелые металлы (Pb, Zn, Mn, Си) в умеренных количествах, не превышающих ГГДК.
На территории г. Балашова перечень ежегодно выявляемых техногенных элементов представлен Mn, Zn, Cu, Pb. По Cu выявлены концентрации (мг/кг сухого вещества), превышающие ПДК у ряда видов растений: A. platanoides L., A. negundo L., U. laevis Pall., U. pumila L., Т. cordata Mill., Т. platyphyllos Scop., A. hippocastanum L., F. pennsylvanica March, и P. avium Mill.
В г. Саратове с мощным техногенным прессингом на окружающую среду установлено шесть элементов, аккумулирующихся в листьях деревьев: Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, Hg. По Pb, Zn, Си отмечено значительное превышение ПДК в образцах следующих впдов: А. platanoides L., U. laevis Pall., U. pumila L., S. aucuparia L., R. pseudoacacia L., A. hippocastanum L., B. pendula Roth.
В листьях модельных видов растений г. Сердобска ежегодно регистрировались Zn, V, Со, Pb. Превышение критической концентрации выявлено по V (у R. pseudoacacia L., S. aucuparia L., A. hippocastanum L.) и по Со (у U. laevis Pall., U. pumila L., R. pseudoacacia L.).
Из окружающей среды г. Кузнецка в листьях древесных растений концентрировались Fe, Zn, Pb, Cr, Co, Sr, часть из которых (Pb, Cr, Co) у ряда видов (A. negundo L., U. laevis Pall., U. pumila L., T. platyphyllos Scop., C. vulgaris Mill., S. aucuparia L., A. hippocastanum L., P. avium Mill.) превышали ПДК.
Главными загрязнителями древесных растений г. Камышина являлись Zn, Cu, Pb и Cd. По Pb установлено ежегодное превышение ПДК в листьях R. pseudoacacia L. и F. pennsylvanica Marsh. Cu концентрировался в листьях всех видов модельных растений в объемах, превосходящих ПДК.
В г. Волжском с высоким уровнем техногенного загрязнения окружающей среды выявлены следующие поллютанты: Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Hg. Элементы Pb, Ni, Cu содержались в листьях модельных растений (A. negundo L., U. laevis Pall., U. pumila L., Т. cordata Mill., С. vulgaris Mill., F. pennsylvanica Marsh., P. avium Mill.) в количествах, значительно превышавших ПДК.
На территории г. Инзы в листьях модельных растений обнаруживалось четыре тяжелых металла: Zn, V, Cr, Pb. У трех из них (Zn, Pb, Cr) отмечены высокие концентрации, превышающие ПДК, в листьях модельных древесных растений (А. platanoides L., A. negundo L., U. pumila L., Т. cordata Mill., С. vulgaris Mill., P. avium Mill., B. pendula Roth).
В г. Димитровграде с высоким уровнем техногенного загрязнения окружающей среды важнейшими загрязнителями древесных растений являлись
V, Pb, Zn, Си, Cr. По четырем последним из них выявлено превышение ПДК в листьях древесных растений (A. negundo L., U. laevis Pall., U. pumila L., T. platyphyllos Scop., C. vulgaris Mill., S. aucuparia L., R. pseudoacacia L.).
Аккумуляция тяжелых металлов в листьях (хвое) древесных растений зависела от вида растений, концентрации данных поллютантов в приземном слое воздуха, влияния погодно-климатических и орографических факторов.
На табл. 15 представлены элементные составы (ряды по убыванию концентраций) модельных древесных растений и почв в районе исследований.
Таблица 15 - Элементный ряд техногенных тяжелых металлов в листьях древесных растений и в почвенном покрове (2006-2011 гг.)
№ п/п Города Листья модельных растений Почвенный покров
1 контроль Mn > Zn > Си > РЬ Mn > Zn > Си > РЬ
2 Балашов Mn > Zn > Си > РЬ Mn > Zn > Си > Pb > Ni
3 Саратов Mn > Zn > Си > Pb > Cd > Hg Mn>Zn>Pb>Cu>Co>Ni>Hg>G3
4 Сердобск Zn > V > Со > Pb V > Zn > Co > Pb
5 Кузнецк Fe > Zn > РЬ > Cr > Со > Sb Fe > Cr > Zn > Co > Pb > Sb
6 Камышин Zn > Си > Pb > Cd Zti > Си > Pb > Sb > Cd
7 Волжский Zn > Си > Ni > Pb > Cd > Hg Zn > Pb > Си > Ni > Cd > Hg
8 Инза Zn > V > Cr > Pb Cr > V > Zn > Pb
9 Димигровград Zn > Си > V > Cr > Pb Cr > V > Си > РЬ > Zn > Ni
Состав техногенных тяжелых металлов в древесных растениях в определенной мере повторял состав этих элементов в почвах. Неравномерное содержание металлов можно объяснить различным уровнем воздействия антропогеш1ых, погодно-климатических и почвенпо-экологических факторов, а также различиями в химическом составе приземного слоя воздуха.
В районе исследований главными накопителями тяжелых металлов являлись представители рода Ulmus L.: U. piimila L. и U. laevis Pall, а также P. avium Mill., S. aucuparia L. (табл. 16). Исключение составляли гг. Сердобск и Кузнецк, где основными аккумуляторами тяжелых металлов были А. hippocastamim L. (г. Сердобск) и P. avium Mill. (г. Кузнецк). Из других видов, концентрирующих большие объемы техногенных тяжелых металлов, выделялись R. pseudoacacia L. (г. Сердобск), A. platanoides L. (гт. Балашов, Саратов) и A. negundo L. (г. Инза).
Таблица 16 - Оценка суммарной металлоаккумулирующей способности древесных растений в районе исследований
Город Вид мг/кг сухого вещества
Балашов U. pumi/a L. 395,3
A. platanoides L. 351,3
U. laevis Pall. 340,0
Саратов U. pumila L. 625,1
U. laeris Pall. 512,1
A. platanoides L. 486,7
Сердобск A hippocastamim L. 108,0
R. pscudoacacia L. 74.8
S. aucuparia L. 73,0
Кузнецк P. avium Mill. 470,5
Т. platyphyllos Scop. 404,3
U. laevis Pall. 388,1
Камышин U. pumila L. 268,6
V. laevis Pall. 211,2
A. hippocastanum L. 148,4
Волжский U. laevis Pall. 291,3
U. pumila L. 265,6
S. aucuparia L. 209,7
Инза U. pumila L. 158,6
A. hippocastanum L. 150,3
A. negtmdo I.. 131,2
Димитровград U. pumila L. 296,2
V. laevis Pall. 216,Ъ
S. aucuparia L. 230,5
Примечание: жирным шрифтом выделены представители рода Ытш Ь.
Между накопленными РЬ, Ъх\, Си в листьях древесных растений и их содержанием в средах-поставщиках выявлена средняя (до 0,7), высокая (до 0,9) и очень высокая (> 0,9) положительная корреляция (табл. 17).
Таблица 17 - Корреляционный анализ наличия связи концентраций тяжелых металлов в листьях древесных растений с их содержанием __в почве и воздухе__
Город Коэф. кор. РЬ в листьях с содержанием РЬ: Коэф. кор. Zn в листьях с содержанием Zn: Коэф. кор. Си В ЛИСТЬЯХ с содержанием Си:
в почве в воздухе в почве в воздухе в почве в воздухе
Балашов +0,999 +0,987 +0,91 +0,875 +0,86 +0,98
Саратов +0,95 +0,97 | +0,69 +0,93 +0,52 +0,74
Сердобск L +0,99 +0,92 1 +0,915 +0,962 _ _
Кузнецк +0,67 +0,99 +0,62 +0,90 _ _
Камышин 1_ +0,92 +0,99 +0,97 +0,80 +0,662 +0,93
Волжский +0,78 +0.99 +0.98 +0,96 +0,83 +0,86
Инза +0,93 +0,99 +0,97 +0,99 - -
Димитровград +0,63 +0,88 +0,99 +0,85 +0,93 +0,99
Примечание: черточкой обозначено отсутствие металла в пробах.
6.3 Оценка состояния древесных растении по коэффициенту экологической устойчивости. На основании данных вычисленных коэффициентов биологического поглощения (из почвы) и аэрогенного поглощения (из воздуха) у исследованных видов древесных растений разработан суммарный математический показатель - коэффициент экологической устойчивости растений (КЭУ):
У кип+У КАП
кэу=ф•--щ-,
где КЭУ - коэффициент экологической устойчивости, £КБП _ Сумма коэффициентов биологического поглощения всех выявленных тяжелых металлов для каждого вида древесных растений, £КАП - сумма коэффициентов аэрогенного поглощения выявленных тяжелых металлов также для каждого вида древесных растений. Величины в числителе - вычисленные
параметры в условиях городской среды, в знаменателе - аналогичные параметры в контроле (фоновые показатели).
Коэффициент экологической устойчивости показывает пределы металлоаккумуляции древесных растений и нх пороговые возможности сохранять жизнеспособность при определенных видах и мощности техногенного загрязнения окружающей среды.
Высокая экологическая устойчивость характерна лишь древесным растениям, произрастающим на контрольных пробных площадях. Средним уровнем экологической устойчивости обладают древесные растения, используемые в озеленении гг. Балашова и Инзы. В гт. Саратове, Сердобске, Кузнецке, Волжском, Димитровграде древесные растения оцениваются как обладающие низкой устойчивостью. В г. Камышине древесные растения относятся к категории экологически неустойчивых (табл. 18).
Таблица 18 - Показатели экологической устойчивости древесных растений
Город Л1св (КЭУ) Уровень УСТОЙЧИВОСТИ
контроль 1,9 высокая устойчивость
Балашов и средняя устойчивость
Саратов 0,55 низкая устойчивость
Ссрдобск 0,80 низкая устойчивость
Кузнецк- 0,83 низкая устойчивость
Камышин 0,17 неустойчивые
Волжским 0.85 низкая устойчивость
Инза 1,1 средняя устойчивость
Димнтровград 0,79 низкая устойчивость
Таким образом, в городах района исследований древесные насаждения не способны в полном объеме реализовывать свойственные им санитарно-защитную, средообразующую и экологическую функции. Визуальный осмотр также подтвердил их ослабленное состояние: высокие проценты усыхания кроны и поврежденности листвы, высокая подверженность воздействию вредителей и болезней. Необходима реконструкция и обновление существующих насаждений, обогащение их видового состава, повышение устойчивости и расширение площади насаждений.
6.4 Комплексное экологическое районирование урбанизированных территорий. Целесообразно районировать урбанизированные территории с разной степенью антропогенной нагрузки, учитывая параметры экологического состояния разных компонентов окружающей среды: атмосферного воздуха, почвенного покрова и состояния самих растений.
Состояние почв оценивалось по вычисленным значениям суммарного показателя загрязнения (2С), состояние древесных растений — по вычисленным величинам коэффициента экологической устойчивости (КЭУ), состояние атмосферного воздуха — по результатам лихеноиндикации (табл. 19). Комплексное экологическое районирование урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья графически изображено на рис. 7.
Таблица 19 - Показатели качества окружающей среды урбанизированных _территорий Среднего и Нижнего Поволжья _
Город Население, чел. Уровень устойчивости древес, раст Уровень загряз, возд. (по результ. лихеноиндикации) Уровень загрязнения почв Состояние окружающей среды города
Балашов 82222 средняя устойчивость слабый допустимый экологически стабильное
Саратов 837400 низкая устойчивость средний опасный критическое
Сердобск 35387 низкая устойчивость слабый допустимый экологически нестабильное
Кузнецк 88883 низкая устойчивость средний умеренно опасный критическое
Камышин 119924 неустойчивые слабый допустимый экологически нестабильное
Волжский 314400 низкая устойчивость средний опасный критическое
Инза 18800 средняя устойчивость слабый допустимый экологически стабильное
Димит-ровград 127600 низкая устойчивость средний опасный критическое
-Л
Рисунок 7- Комплексное экологическое районирование урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья но результатам экологического картографирования: А-г. Балашов, Б-г. Саратов, В — г. Сердобск, Г - г. Кузнецк, Д - г. Камышин, Е — г. Волжский, Ж — г. Инза,
экологически стабильное, Zc< 16, КЭУ = 1,0... 1,49
шт экологически нестабильное, Zc = 16...32, КЭУ = 0,40...0,99
критическое, Z„ = 32... 128, КЭУ < 0,40
В результате комплексного экологического районирования урбанизированных территорий Среднего и Нижнего Поволжья выделены: 1) города с критическим состоянием окружающей среды (Саратов, Кузнецк, Волжский, Димитровград), где окружающая среда и древесные растения значительно загрязнены тяжелыми металлами, древесные растения подвержены
болезням и усыханию из-за недостаточного санитарного ухода и мощного техногенного прессинга; 2) города с экологически нестабильным состоянием окружающей среды (Сердобск, Камышин); 3) города с экологически стабильным состоянием среды (Балашов, Инза), в которых имеются большие площади нарушенных и расстроенных насаждений.
7 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
7.1 Нейтрализация тяжелых металлов и полиароматических ксенобиотиков углеродсодержащими отходами. В качестве сорбентов использованы отходы (глинофосфатные отходы машиностроения и ремонтных станций, золошлаки от сжигания опилок разнородной древесины предприятиями по производству мебели и окон), компоненты которых обладают ионообменными и каталитическими свойствами после термической обработки, увеличивающей в них соотношение Ре203 и РеО. Компоненты этих отходов способны сорбировать тяжелые металлы, циклические и полиароматические ксенобиотики [Кельцев, 1984].
В 2009 г. в зоне влияния ОАО «Балашовская нефтебаза» (г. Балашов) внесение отходов осуществлялось без заделки в почву и с заделкой в почву на глубшгу 8—10 см по методике Ю. А. Поповой [Попова, 2007]. На первом этапе эксперимент выполнялся в течение 90 суток: с 3 июня по 31 августа (табл. 20). Отбор почвенных образцов осуществлялся 3 июня (начало наблюдений) и 31 августа (окончание наблюдений). На втором этапе (60 суток) исследования проведены с 1 сентября по 30 октября (табл. 21).
Таблица 20 - Содержание (М±т) тяжелых металлов п полиароматических _углеводородов в почвенном покрове (июнь 2009 г.) _
№ Варианты опыта ПАУ* РЬ Z„ Си УТМ
мг/кг воздушно-сухой почвы
отходы, 40 г/м2 0,15±0,004 240,2±4,9 330,3±5,6 257,4±5,4 827,9
2 отходы, 20 г/м2 0,09±0,002 137,5±2,5 174,8=Ь4,1 127,9±4,2 440,2
3 контроль** 0.005±0,0002 23,6±0,48 45,2±0,73 26,5±0,54 95,3
ЦЦК 0,02 32,0 55,0 33,0
Примечание: * - ПАУ в пересчете на бенз(а)лирен; ** - данные за 2006-2009 гг., Р < 0,05.
Таблица 21 - Содержание (М±т) тяжелых металлов и полиароматических _углеводородов в почвенном покрове (август 2009 г.)_
№ Варианты опыта ПАУ* РЬ Zn Си Хтм
мг/кг воздушпо-сухой почвы
1 отходы, 40 r/NT 0,058±0,002 71,9±2,2 189,8±4,5 104,2±3,4 365,9
2 отходы, 20 г/м2 0,043±0,001 79,0±2,6 144,5±3,3 94,7±3.1 318,2
3 контроль** 0,005±0,0001 23,6±1,1 45,2±1,4 26,5±1,2 95,3
ПДК 0,02 32,0 55,0 33,0
Примечание: * — ПАУ в пересчете па бепз(а)пирен; ** - данные за 2006-2009 гг.. Р < 0,05.
Максимальный суммарный эффект детоксикации загрязненных почв достигнут при внесении углеродсодержащих отходов в количестве 40 г/м2. Концентрации ПАУ в конце эксперимента сократились в 2,6 раз, РЬ - в 3,3, Ъа.
-в 1,7, Си - в 2,5 раза. Соединения, входящие в состав углер о дсо держащих отходов, эффективно сорбируют катионы тяжелых металлов [Карнаухов, 1999]. Для увеличения поверхности соприкосновения реагентов (отходов) с почвой, предлагается заделка отходов в почву на глубину максимального загрязнения тяжелыми металлами - в верхнюю часть пахотного слоя (8-10 см).
7.2 Очистка хозяиственпо-пнтьевых п сточпых вод природными минералами. Экспериментально изучена эффективность применения фильтров с природными минералами для очистки воды от катионов тяжелых металлов на примере катионов двухвалентной Си.
При обработке фильтрами с природными минералами-сорбентами водопроводной воды, содержащей от 0,5 до 10,0 мг/л Си, выявлено значительное снижение ее концентрации. При исходном содержании Си 10,0 мг/л конечная концентрация снизилась для кремня в 83,3 раза, для глауконита -в 111,1 раза. Активированный уголь снижал содержание Си в 13,3 раза (табл. 22).
Таблица 22 - Содержание Си (М±іп) в модельной водопроводной воде до и после пропускания через фильтры (2009 г.), мг/л_
Тип фильтра
Варианты Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 0,5±0,023 0* 0,03±0.001* 0,24±0,09
2 5,0±0,21 0,10±0,038* 0,15±0,043* 0,33±0.01
3 10,0±0,45 0.12±0,041* 0,09±0,003* 0,75±0,03
Примечание: жесткость водопроводной воды (норма) — 0,8-0,9 мг-экв/л; ПДК Си в питьевой воде- 1 мг/л [СанПиН 2.1.4.1074-01]; »-различия с контролем достоверны (Р<0,05).
Природные минералы-сорбенты эффективно очищали воду повышенной жесткости от Си (табл. 23).
Таблица 23 - Содержание Си (М±т) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг-экв/л до и после пропускания через фильтры (2009 г.), мг/л
Тип фильтра
Варианты Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь(контроль)
1 0.5±0,025 0,03±0,007* 0,06±0,002* 0,24±0,008
о 5,0±0,19 0,12±0,005* 0,14±0,006* 0,30±0,013
3 10,0±0,48 0,16±0,006* 0,11 ±0,004* 1,24±0,46
Примечание: * — различия с контролем достоверны (Р < 0,05).
При исходной концентрации фенолов 0,05±0,002 мг/л в модельной водопроводной воде во всех опытных вариантах концентрация фенолов после прохождения через фильтр была ниже ПДК (табл. 24). При более высоких исходных концентрациях (1,5-30,0 мг/л), характерных для промышленных сточных вод, выявлены различия в эффективности природных минералов и активированного угля. Лишь активированный уголь удалял фенолы из воды до концентрации ниже ПДК.
Таблица 24 - Содержание фенолов (M±m) в модельной водопроводной воде _ до и после пропускания через фильтры (2010 г.), мг/л_
Тип фильтра
Варианты Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 30,0±1,3 0,63±0,28 0,05±0,002* <0,001
2 1,5±0,05 0,007±0,0002* 0,002±0,00006* <0,001
3 0,05±0,002 значительно значительно значительно
<0,001 <0,001 < 0,001
Примечание: жесткость воды (норма) - 0,8-0,9 мгэкв/л; ПДК фенола в питьевой воде - 0,001 мг/л [СанПиН 2.1.4.1074-01]; *-различия с контролем достоверны (Р< 0,05).
Таким образом, применение кремня и глауконита, широко распространенных в литосфере Среднего и Нижнего Поволжья, позволяет значительно снизить высокие концентрации тяжелых металлов и фенолов в водах хозяйственно-питьевого назначения, а также в сточных водах и тем самым значительно снизить вторичное загрязнение природных водоемов и почв на территориях, прилегающих к гидротехническим объектам.
7.3 Снижение загрязнения почв методами фиторемедиации.
Длительность экспериментов по проращиванию семян Роа pratensis L., Lolium perenne L., Brassica juncea (L.) Czern. et Cosson составила 30 суток (июль 2008 г.). В ходе исследований установлены различия в накоплении РЬ надземными побегами и корневыми системами (корневищами) модельных растений при выращивании их в закрытом грунте (рис. 8, 9).
_0_ISO_250 550 РЬ, мг/к!
Рисунок 8 - Аккумуляция РЬ в надземной Ьиомассе модельных видов
Из рис. 8 следует: при повышении в почве концентрации РЬ до 550 мг/кг выявлен рост его содержания в биомассе надземных органов Р. pratensis L., В. juncea (L.) Czern. et Cosson. Максимальная мегалоаккумулирующая способность выявлена у Р. pratensis L., минимальная - у L. perenne L.
О 150 250 550 Ph. мг/кг
Рисунок 9 - Аккумуляция РЬ в подземной биомассе модельных видов
Ыа рис. 9 показано: при росте модельных концентраций РЬ до 250 мг/кг у всех видов отмечен рост содержания РЬ в корнях (корневищах). При концентрации РЬ в почве 550 мг/кг незначительный рост содержания РЬ выявлен лишь в корнях В. juncea (L.) Czern. et Cosson.
Установлено накопление РЬ в надземной биомассе всех исследованных видов растений. При высоком загрязнении почвы РЬ (550 мг/кг) максимальное его накопление установлено в надземных органах Р. pratensis L. и В. juncea (L.) Czern. et Cosson. При среднем уровне загрязнения почвы РЬ (250 мг/кг) типичным его гипераккумулятором является L. perenne L. Максимальные темпы вегетации надземных органов установлены у Р. pratensis L. и L. perenne L.
При выращивании Р. pratensis L., L. perenne L., В. juncea (L.) Czern. et Cosson в открытом грунте (июль 2009 г.) получены схожие результаты (Р < 0,05), что представлено на табл. 25.
Таблица 25 - Аккумуляция РЬ в надземной биомассе модельных
видов травянистых растений в разных вариантах опыта (2008-2009 гг.)
Вид Содержание Pb при выращивании в закрытом грунте, мг/кг (21)08 г.) Содержание РЬ при выращивании в открытом грунте, мг/кг (2009 г.)
250 мг/кг почвы 550 мг/кг почвы на расстоянии 5 м от дороги на расстоянии 15 м от дороги
Роа pratensis L. 0.57±0,023 1,44±0.038 1,26±0,051 1,18±0,035
Lolium perenne L. 0,39±0,014 0,95±0,034 0,84±0,036 0,75+0,029
Brassica juncea (L.) Czem. et Cosson 0,64±0,026 1,21±0,042 1,48±0,065 1,41±0,053
При выращивании данных растений в открытом грунте роет надземных вегетативных органов происходил интенсивнее (в 1,5-2 раза), чем при проращивании в закрытом грунте. Также у растений, высаженных в открытый грунт, установлены более высокие показатели металлоаккумуляции.
Таким образом, исследованные виды травянистых растений перспективны для эффективной биоремедиации загрязненных тяжелыми металлами почв урбанизированных территорий. Рекомендуется использовать
данные растения при среднем уровне загрязнения почвенного покрова РЬ (ниже 550 мг/кг), т.к. при выращивании в почве с более высоким уровнем загрязнения наблюдается слабое прорастание семян и резко снижается устойчивость растений. Благодаря мощной корневой системе и высокой регенерирующей способности Р. pratensis L. и L. perenne L. способны быстро восстанавливаться после механических повреждений.
В городах Среднего и Нижнего Поволжья использование методов фиторемедиации является перспективным в целях обезвреживания полигонов производственных отходов в промышленных зонах, твердых бытовых отходов и мусорных свалок в селитебных зонах, детоксикации поллютантов от автотранспорта в придорожных зонах и на улицах, в зонах санитарной охраны питьевых водоисточников и в санитарно-защитных зонах промышленных предприятий.
8 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ УРБАНИЗАЦИИ
1 - Рекомендуется использовать углеродсодержащие отходы в форме дисперсных фракций 1,25—1,5 мм при их заделке в загрязненную почву на глубину 8-10 см для нейтрализации поллютантов.
2 - Для улучшения качества питьевой воды рекомендуется применять фильтры с глауконитом и кремнем, эффективно нейтрализующие тяжелые металлы и фенолы.
3 - В качестве эффективных биоремедиатов техногенно загрязненных почв рекомендуется использовать Роа pratensis L., Lolium perenne L., Brassica juncea (L.) Czern. et Cosson, которые устойчивы к химическому загрязнению, уплотнению почв и деструкции почвенных горизонтов.
4 - Реконструкция существующих городских насаждений, обновление их видового состава и создание новых насаждений с использованием разработанного перспективного озеленительного ассортимента из 84 видов древесных растений и 55 видов кустарников.
5 - Совершенствование системы экологического воспитания и просвещения населения, формирование у него современного экологического мировоззрения и культуры рационального природопользования. Необходимо отказаться от выращивания плодовых растений вблизи источников антропогенного выделения поллютантов и перейти на выращивание декоративных растений.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ВЫВОДЫ
1. В Саратовской и Пензенской областях с 1995 по 2010 гг. выявлено увеличение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду от стационарных источников на 45,3 и 35,6 % соответственно, в Волгоградской и Ульяновской областях выбросы от стационарных источников сократились на 39
и 29,6 % из-за общего падения промышленного производства. За аналогичный период возросла роль автотранспорта в суммарном химическом загрязнении окружающей среды в этих регионах: на 67,4, 75,2, 61,8 и 75,3 % для каждого из них.
2. Экологическое состояние воздушного бассейна городов Среднего и Нижнего Поволжья оценивается как нестабильное. В г. Саратове выявлено превышение ПДК по Pb, Zn, Мп и Си в 9,0, 6,2, 3,7 и 2,9 раз соответственно; в г. Сердобске - по Со в 1,3 раза; в г. Кузнецке - по Pb, Zn, Со в 2,2, 1,2, 1,5 раз; в г. Камышине - по Pb и Zn в 1,4 и 1,3 раза; в г. Волжском — по Pb, Cd, Си в 5,4, 2,3,2,5 раз; в г. Инзе - по Zn в 1,2 раза. Рекомендуются улучшение качества воздуха в этих городах. В г. Балашове содержание тяжелых металлов находилось на уровне ПДК. Максимальная площадь некроза листьев (хвоинок) характерна городам с высоким уровнем промышленного производства и мощной автотранспортной нагрузкой: Саратову (2,2 балла), Кузнецку (1,8 баллов), Волжскому (1,8 баллон) и Димитровграду (1,8 баллов). На территории гт. Балашова (1,6 баллов), Сердобска (1,6 баллов), Камышина (1,6 баллов) и Инзы (1,4 балла) листья (хвоя) подвергались аэротехногенному прессингу в относительно меньшей степени.
3. Установлена тесная положительная корреляционная зависимость (от г = +0,85 до г = +0,99) между процентами некроза листьев (хвоинок) и содержанием Pb, Zn, Си в атмосферном воздухе городов Среднего и Нижнего Поволжья.
4. По результатам лихеноиндикации выделены города со «слабой» степенью загрязнения атмосферного воздуха (Балашов - 1,5, Сердобск - 1,6, Камышин - 1,7 и Инза - 1,5 баллов) и города со значением степени загрязнения «выше среднего» (Саратов - 2,7,Кузнецк - 2,2, Волжский - 2,5 и в Димитровград - 2,3 балла).
5. Мониторинг состояния почв показал: в городах с развитой промышленностью и высокой автотранспортной нагрузкой (Саратов, Камышин, Волжский, Димитровград) выявлено превышающее ПДК содержание в почвах Pb, Zn и Си. Превышение ПДК по Pb и Zn установлено в гг. Сердобске и Кузнецке, по Zn - в Балашове и Инзе.
6. На основании вычисленного суммарного показателя загрязнения почв (Zc) выделены соответствующие критерии загрязнения почв и проведено эколого-геохнмическое районирование городов. Выделены города: 1) с опасным уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (Саратов (Zc = 67,4), Волжский (Zc = 58,3), Димитровград (Zc = 33,0)), 2) с допустимым уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (Сердобске (Zc = 7,7), Балашов (Zc= 7,8), Инза (Zc= 8,1), Камышин (Zc= 14,3)), 3) с умеренно опасным уровнем загрязнения техногенно преобразованных почв (г. Кузнецк, Zc= 23,0). Природные почвы во всех городах соответствовали допустимому уровню загрязнения (Zc < 16).
7. Мониторинг содержания тяжелых металлов в листьях 14 видов древесных растений выявил: главные накопители тяжелых металлов — Ulmus piimila L., U. laevis Pall, Padus avium Mill., Sorbus aucuparia L., Aesculus
hippocastanum L.; приоритетные загрязнители древесных растений — Pb, Zn, Cu. Выявлена видоспецифичность аккумуляции в листьях древесных растений высокотоксичных элементов — Hg, Cd, Pb, Zn. Поллютант Hg аккумулировался преимущественно в листьях Robinia pseudoacacia L., Tilia cordata Mill., S. aucuparia L. (г. Саратов); U. pumita L., Pinns sylvestris L., Cerasus vulgaris Mill, (г. Волжский). Cd накапливается в значительных количествах в древесных растениях гг. Саратова, Камышина и Волжского. В г. Саратове основными аккумуляторами Cd являлись R. pseudoacacia L., Т. cordata Mill., S. aucuparia L. В г. Камышине Cd концентрировался в листьях U. pumila L., U. laevis Pall., Т. cordata Mill. В г. Волжском концентраторы Cd — R. pseudoacacia L., Т. cordata Mill, и S. aucuparia L. Zn накапливался в листьях древесных растений во всех городах. Главные аккумуляторы Zn — U. pumila L., U. laevis Pall., A. hippocastanum L., S. aucuparia L., R. pseudoacacia L.
8. Установлена тесная положительная корреляция (от г = +0,52 до г = +0,99) между содержанием Pb, Zn, Cu в листьях древесных растений, в почвенном покрове и атмосферном воздухе, что свидетельствует о высокой способности древесных растений поглощать техногенные тяжелые металлы из почв и воздуха и аккумулировать их в собственной биомассе.
9. Разработан суммарный математический показатель — коэффициент экологической устойчивости древесных растений (КЭУ), отражающий их физиологические пределы металлоаккумуляции, степень их жизнеспособности и адаптивных возможностей в конкретных экологических условиях. Предложены критерии его оценки. Средний уровень экологической устойчивости древесных растений отмечен в гг. Балашове (КЭУ = 1,1) и Инзе (КЭУ = 1,1), низкий уровень устойчивости древесных растений - в гг. Саратове (КЭУ = 0,55), Сердобске (КЭУ = 0,80), Кузнецке (КЭУ = 0,83), Волжском (КЭУ = 0,85), Димитровграде (КЭУ = 0,85), экологически неустойчивые растения произрастают в г. Камышине (КЭУ = 0,17). Результаты вычисленных коэффициентов экологической устойчивости показали, что необходима реконструкция и обновление насаждений, обогащение их видового состава, расширение площади насаждений в городах Среднего и Нижнего Поволжья.
10. Выполнено комплексное экологическое районирование урбанизированных территорий с разной степенью антропогенной нагрузки, учитывая параметры экологического состояния атмосферного воздуха, почвенного покрова и древесных растений. Состояние последних оценивалось по вычисленным значениям КЭУ. Выделены: 1) города с критическим состоянием окружающей среды (Саратов, Кузнецк, Волжский, Димитровград), 2) города с экологически нестабильным состоянием окружающей среды (Сердобск, Камышин), 3) города с экологически стабильным состоянием среды (Балашов, Инза).
11. Установлена высокая эффективность детоксикащш высоко загрязненных почв при использовании углеродсодержащих отходов в количестве 40 мг/м2 при их заделке в загрязненную почву. Концентрации полиароматических углеводородов в течение 90 суток сокращались в 2,6 раз, Pb — в 3,3, Zn - в 1,7 и Си - в 2,5 раза. Выявлена высокая эффективность очистки
воды из централизованных источников питьевого водоснабжения глауконитом и кремнем, широко представленным в районе исследований в форме полезных ископаемых и доступного сырья для строительной отрасли, в лабораторных экспериментах с разными модельными концентрациями тяжелых металлов и фенолов соразмерно санитарно-экологическим характеристикам хозяйственно-питьевых и сточных вод. Серия экспериментальных исследований на примере Роа pratensis L., Lolium perenne L. и Brassica juncea (L.) Czern. et Cosson выявила их высокую эффективность в биоремедиации загрязненных РЬ почв и устойчивость к переуплотнению почв и деструкции почвенных горизонтов.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для обеспечения контроля за экологической ситуацией на урбанизированных территориях Среднего и Нижнего Поволжья предлагается организация комплексного многоуровневого мониторинга окружающей среды, с использованием современных физико-химических и биоэкологических методов оценки ее основных компонентов.
2. Для нейтрализации тяжелых металлов и полиароматических углеводородов в почвенном покрове предлагается использовать углеродсодержащие отходы в количестве 40 мг/м" в виде дисперсной фракции 1,25-1,5 мм.
3. Для эффективной доочистки хозяйственно-питьевых и сточных вод рекомендуется использовать природные минералы - глауконит и кремень, нейтрализующие тяжелые металлы и фенолы.
4. Требуется ускорить процесс реконструкции водопроводных сетей, очистных сооружений, в том числе децентрализованных, локальных и групповых систем водоснабжения, усовершенствования системы дополнительно очистки хозяйственно-питьевых и сточных вод посредством использования природных минеральных сорбентов.
5. В качестве эффективных биоремедиатов техногенно загрязненных почв рекомендуется использовать Роа pratensis L., Lolium perenne L., Brassica juncea (L.) Czern. et Cosson, которые устойчивы к химическому загрязнению почв, их уплотнению и деструкции почвенных горизонтов.
6. Для решения многих экологических проблем и, в первую очередь, для улучшения состояния окружающей среды городов Среднего и Нижнего Поволжья рекомендуется использовать разработанный перспективный озеленительный ассортимент из 84 видов древесных и 55 видов кустарниковых растений для реконструкции расстроенных и создания новых насаждений.
7. Совершенствование системы экологического воспитания и просвещения населения, формирование у него современного экологического мировоззрения и культуры рационального природопользования.
РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в реферируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации
1. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Биогеоценотический уровень экотоксикологических эффектов в сообществах живых организмов Саратовской области // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3. Экономика. Экология. - 2009. 1 (14). - С. 238-243.
2. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Влияние степени загрязнения окружающей среды на здоровье населения в Саратовской области // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2009. — № 4 (98). — С. 122126.
3. Лариопов М. В., Ларионов Н. В. Оценка влияния техногенных загрязнений на физиологические функции юношеского населения Саратовской области // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2009. — № 5 (99).-С. 146-150.
4. Лариопов М. В., Ларионов Н. В. Демографические особенности животных популяций в Саратовской области // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - № 6 (100). - С. 190-194.
5. Ларионов Н. В., Ларионов М. В. О состоянии воздушного бассейна в пределах урбосистем Среднего Поволжья (Саратовская область) // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. -№ 12 (106). - С. 51-55.
6. Лариопов М. В., Ларионов Н. В. О состоянии городских почв Саратовской области // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 10. - С. 35-38.
7. Ларионов Н. В., Ларионов М. В. Тяжелые металлы как фактор техногенного воздействия на почвы урбоэкосистем Саратовского региона // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 11.-С. 22-26.
8. Котова Н. П., Ларионов Н. В., Ларионов М. В. Экологическая характеристика водных экосистем Саратовской области // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 12. - С. 115-119.
9. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Особенности накопления тяжелых металлов в почвенных экосистемах Саратовского Поволжья // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2010. - № 1 (107). - С. 110114.
10. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Зависимость заболеваемости подростков-жителей Саратовской области от состояния окружающей среды // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3. Экономика. Экология. -2010.-№ 2 (17).-С. 211-216.
11. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Экологическое состояние водных объектов Среднего Поволжья // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2010. - № 12. - С. 56-60.
12. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Экологический анализ вторичного антропогенного загрязнения окружающей среды Саратовского региона // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 6.-С. 105-108.
13. Ларпопов М. В. Уровень техногенного прессинга на урбанизированные территории Саратовской области // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 7. - С. 23-26.
14. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Исследование возможностей применения инновационных методов очистки воды в условиях Нижнего и Среднего Поволжья // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2011. - № 4. - С. 57-61.
15. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Ишювационные подходы к решению экологической проблемы деградации земель урбанизированных территорий Поволжья // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2011. - № 5. — С. 80-83.
16. Ларионов М. В., Смирнова Е. Б., Бурдин М. В. Деградация окружающей среды в зоне влияния техногенных и сельскохозяйственных объектов // Известия Самарского научного центра РАН. - 2011. - Т. 13 (39). - № 1 (6).-С. 1347-1349.
17. Любимов В. Б., Ларионов М. В., Смирнова Е. Б., Бурдин М. В. Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях вдоль железнодорожных путей в условиях городского и сельского ландшафта // Вестник Брянского государственного университета. - 2011. - № 4. Точные и естественные науки. -С. 195-198.
18. Ларионов М. В. Эколого-геохимическое районирование урбанизированных территорий Поволжья по содержанию тяжелых металлов в окружающей среде // Научное обозрение. - 2011 - № 5. - С. 18-27.
19. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Содержание техногенных тяжелых металлов в приземном слое воздуха урбанизированных территорий Поволжья // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 2; URL: http://www.science-education.ru/102-6063 (дата обращения: 24.04.2012).
20. Ларионов М. В. Агрохимическая характеристика почв в пределах урбанизированных территорий Поволжья // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3; URL: http://www.science-education.ru/103-6074 (дата обращения: 24.04.2012).
21. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Оценка экологического состояния и устойчивости древесных насаждений урбанизированных территорий // Научное обозрение. - 2012 - № 4. - С. 98-106.
22. Ларионов М. В. Содержание тяжелых металлов в листьях городских древесных насаждений // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2012. - № 10. - С. 71-75.
23. Ларионов М. В. Анализ состояния атмосферного воздуха в условиях урбанизированной среды с помощью фитоиндикации // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2012. - № 11. - С. 88-92.
Монографии
24. Ларионов М. В. Оценка экологического состояния окружающей среды в условиях урбанизации: монография. - Брянск: РИО БГУ, 2012. - 240 с.
25. Ларионов М. В. Оценка экологического состояния и устойчивости древесных насаждений урбанизированных территорий: монография. - Брянск: РИО БГУ, 2012.- 182 с.
Учебно-методические пособия
26. Экология: учеб.-методич. пособие для студ. оч. отдел, небиол. спец. вузов при подготовке к зачету по курсу «Экология» / авт.-сост. М. В. Ларионов. — Балашов: Спектр, 2010. - 76 с.
27. Биология с основами экологии: учеб.-метод, пособие для студ. оч. и заоч. отдел, небиол. спец. вузов / авт.-сост. М. В. Ларионов. - Балашов: Спектр, 2010.-72 с.
28. Общая микробиология: учеб. пособие для студ. экол., биол. и агроном, спец. вузов / авт.-сост. Е. Б. Смирнова, М. А. Занина, М. В. Ларионов, Н. Ю. Семенова. - Саратов: Наука, 2010.-134 с.
Статьи в сборниках зарубежных, международных, всероссийских и региональных научных конференции
29. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. К оценке состояния экосистем Саратовской области // Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (Балашов, 9-10 октября 2008 г.) / Под ред. М. А. Заниной. — Балашов: Николаев, 2008. — С. 80-83.
30. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Состояние животных экосистем Саратовского региона // Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (Балашов, 9-10 октября 2008 г.) / Под ред. М. А. Заниной. - Балашов: Николаев, 2008. - С. 83-85.
31. Ларионов Н. В., Ларионов М. В., Любимов В. Б. Физиологические реакции детского населения в урбанизированных территориях (Саратовская область) // Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (Балашов, 9-10 октября 2008 г.) / Под ред. М. А. Заниной. -Балашов: Николаев, 2008. - С. 85-89.
32. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. К оценке санитарно-экологического состояния почв (Саратовское Поволжье) // Экологическая безопасность региона: сб. статей I Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 22-24 октября 2008 г.). - Брянск: РИО БГУ, 2008.-С. 159-167.
33. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Содержание тяжелых металлов в почвах и фитомассе урбоэкосистем Саратовской области // Вавиловские чтения-2008: матер. Международ, науч.-практ. конф. (Саратов, 26-27 ноября 2008 г.). - Саратов: Наука, 2008. - С. 178-179.
34. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Показатели заболеваемости населения в зависимости от качества природной среды в Саратовской области // Демографическая ситуация в современной России: состояние и перспективы: матер. Всерос. науч.-практ. конф. с международ, участием (Тверь, 27-28 ноября 2008 г.). - Тверь: Триада, 2008. - С. 167-171.
35. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Экологические аспекты физиологического состояния юношеского населения в различных районах Саратовской области // Демографическая ситуация в современной России: состояние п перспективы: матер. Всерос. науч.-практ. конф. с международ, участием (Тверь, 27-28 ноября 2008 г.). - Тверь: Триада, 2008. - С. 171-178.
36. Ларнопов М. В., Ларионов Н. В. Актуальность проведения комплексного экологического мониторинга урбанизированных территорий (на примере Саратовской области) // Актуальные проблемы экологической безопасности региона: состояние и перспективы: матер. Межвуз. науч.-практ. конф. (Балашов, 24 апреля 2009 г.). — Балашов: Спектр, 2009. — С. Ъ6-Л6.
37. Ларионов М. В. Актуальность мониторинга химических загрязнителей территории малых городов (Правобережье Саратовской области) // Актуальные проблемы науки и образования: сб. науч. статей / Под общ. ред. С. А. Ляшко. - Балашов: Николаев, 2010. — С. 104—106.
38. Ларионов М. В. Миграция приоритетных поллютантов в условиях урбанизированной среды // Антропогенная трансформация природных экосистем: матер. Всерос. науч.-практ. конф. с международ, участием (Балашов, 13—14 октября 2010 г.) / Под ред. А. И. Золотухина. — Балашов: Николаев, 2010. - С. 97-99.
39. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Антропометрические показатели детей в зависимости от уровня загрязнения среды // Антропогенная трансформация природных экосистем: матер. Всерос. науч.-практ. конф. с международ, участием (Балашов, 13-14 октября 2010 г.) / Под ред. А. И. Золотухина. - Балашов: Николаев, 2010. - С. 99-101.
40. Косцова Г. В., Ларионов М. В. К вопросу о влиянии процесса урбанизации на биологическое разнообразие / Биодиверситология: Современные проблемы изучения и сохранения биологического разнообразия: сб. науч. статей III Международ, науч.-практ. конф. / Под ред. А. В. Димитриева, Е. А. Синичкина. — Чебоксары: Новое время, 2010. — С. 99-102.
41. Лариопов М. В., Ларионов Н. В. Проблема аккумуляции техногенных загрязнителей в условиях урбанизированной среды Саратовской области // Экологическая безопасность региона: сб. статей III Между народ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 21-22 октября 2010 г.). -Брянск: Курсив, 2010. - С. 98-102.
42. Ларионов М. В., Косцова Г. В. Флористический и экоморфный состав представителей Роасеае ВагпЬ. В степной зоне Прихоперья // Экологическая безопасность региона: сб. статей III Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 21-22 октября 2010 г.). -Брянск: Курсив, 2010. - С. 102-105.
43. Ларионов М. В., Райкова Е. Д. Роль антропогенного фактора в формировании флоры степной зоны Саратовской области // Интеллект и наука. Секция «Актуальные проблемы биологии и экологии»: труды XI Международ, науч.-практ. конф. (Железногорск, 28-29 апреля 2011 г.). - Красноярск: Центр информации, 2011. - С. 223-226.
44. Ларионов М. В., Белова Ю. Л. Видовой состав и экобиологические особенности млекопитающих заповедных территорий // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: матер. IV Международ, науч.-практ. конф. (Астрахань, 19-20 мая 2011 г.). - Астрахань: Сорокин Р.В., 2011.-С. 24-26 с.
45. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Санитарно-экологический анализ состояния окружающей среды в пределах селитебных районов Поволжья // Экологическая безопасность и устойчивое развитие территорий: сб. науч. статей I Международ, науч.-практ. конф. / Под ред. А. В. Димитриева, Е. А. Синичкина. - Чебоксары: Новое время, 2011. - С.84-85.
46. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Рост валового антропогенного загрязнения почвенного покрова как экологический фактор в условиях урбанизации (Саратовская и Волгоградская области) // Экологическая безопасность и устойчивое развитие территорий: сб. науч. статей I Международ, науч.-практ. конф. / Под ред. А. В. Димитриева, Е. А. Синичкина. -Чебоксары: Новое время, 2011. - С. 174-175.
47. Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Динамика техногенного загрязнения вод хозяйственно-питьевого назначения в Саратовской области // Экология-2011: матер. IV Международ, науч. конф. (Архангельск, 6-11 июня 2011 г.). -Архангельск: Институт экологических проблем Севера Архангельского НЦ УрО РАН.-С. 39-41.
48. Косцова Г. В., Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Изменение интегрального показателя стабильности развития растений в результате длительного техногенеза // Экология-2011: матер. IV Международ, науч. конф. (Архангельск, 6-11 июня 2011 г.). - Архангельск: Институт экологических проблем Севера Архангельского НЦ УрО РАН. - С. 95-97.
49. Любимов В. Б., Ларионов М. В., Ларионов Н. В. Содержание антропогенных поллютантов в приземной атмосфере городов Среднего Поволжья // Экология-2011: матер. IV Международ, науч. конф. (Архангельск, 6-11 июня 2011 г.). - Архангельск: Институт экологических проблем Севера Архангельского НЦ УрО РАН. - С. 101-102.
50. Ларионов М. В. Инновационные методы детоксикации воды хозяйственно-питьевого назначеїшя в Поволжье // Экологическое равновесие: Антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере: матер. Международ, науч.-практич. конф. (Санкт-Петербург, 16-17 нюня 2011 г.) / Под ред. проф. В. Н. Скворцова. - СПб.: ЛГУ им. А. С. Пушкина, 2011. - С. 60-63.
51. Лариопов М. В. Перспективные методики детоксикации вод на урбанизированных территориях Поволжья // Сотрудничество в области использования природных ресурсов и экологического оздоровления бассейна Днепра: матер. Международ, науч.-практич. конф. (Гомель, Республика
Беларусь, 9-10 июля 2011 г.). - Гомель: БелГУТ, 2011. - С. 96-102.
52. Любимов В. Б., Ларионов М. В. Восстановление деградированных почв в пределах урбанизированных территорий Поволжья инновационными методами // Сотрудничество в области использования природных ресурсов и экологического оздоровления бассейна Днепра: матер. Международ, науч.-практ. конф. (Гомель, Республика Беларусь, 9-10 июля 2011 г.). - Гомель: БелГУТ, 2011.-С. 106-111.
53. Ларионов М. В. Результаты мониторинговых исследований состояния окружающей среды в пределах урбосистем Поволжья // Сотрудничество в области использования природных ресурсов и экологического оздоровления бассейна Днепра: матер. Международ, науч.-практ. конф. (Гомель, Республика Беларусь, 9-10 июля 2011 г.). - Гомель: БелГУТ, 2011. - С. 152-156.
54. Лариопов М. В. Динамика поллютантов на антропогенных ландшафтах Поволжья // Найновите постижения на европейската наука-2011: материали за VII Международна практична конференция (София, Республика Болгария, 17-25-ти юни 2011 г.). - София: «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2011. - Т. 34. Екология. - С. 29-33.
55. Ларионов М. В. Анализ факторов антропогенного выделения и загрязнения урбанизированных территорий Поволжья // Aktuâlni vymozenosti vëdy-2011: Materiâly VII mezinârodni vëdecko-praktikâ conférence (Praha, Ceska republika, 27.06.2011-05.07.2011). - Praha: Publishing House «Education and Science» s.r.o, 2011. — Dil 17. Ekologie Zemëpis a geologie Chemie a chemickâ technologie. - P. 10-14.
56. Ларпопов M. В. Факторы техногенного загрязнения урбанизированных районов Среднего Поволжья // Экологическая безопасность региона: сб. статей IV Международ, науч.-практ. конф. и естественно-географического факультета (Брянск, 20-21 октября 2011 г.). - Брянск: РИО БГУ, 2011.-С. 115-119.
57. Ларионов М. В. Состояние атмосферного воздуха в городах Среднего Поволжья в зависимости от аномальных погодных факторов // Экологическая безопасность региона: сб. статей IV Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 20-21 октября 2011 г.). -Брянск: РИО БГУ, 2011.-С. 120-126.
58. Любимов В. Б., Ларионов М. В., Смирнова Е. Б., Бурдин М. В. Негативное воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду и пути его нейтрализации // Дополнительное профессиональное образование в системе подготовки конкурентно способного специалиста на рынке труда: сб. науч. трудов I Всерос. науч.-практ. конф. (Брянск, 18-19 ноября 2011 г.). -Брянск: Десяточка, 2011. - С. 214-220.
59. Ларионов М. В. Коэффициент экологической устойчивости древесных насаждений // Dny vëdy-2012: Materiâly VIII mezinàrodni vëdecko-praktikâ conférence (Praha, Ceska republika, 27 brezen - 05 dubna 2012 roku). -Praha: Publishing House «Education and Science» s.r.o, 2012. - Dil 70. Lékarstvi Ekologie.-P. 99-103.
60. Ларионов М. В. Динамика накопления тяжелых металлов в почвах в условиях урбанизации // Мониторинг биоразнообразия экосистем степной и лесостепной зон: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (Балашов, 18-19 октября 2012 г.) / Под ред. А. И. Золотухина. - Балашов: Николаев, 2012. - С. 87-89.
61. Ларионов М. В. Биоиндикационные исследования уровня загрязнения приземной атмосферы городских территорий Среднего и Нижнего Поволжья // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты: сб. I Международ, науч.-практ. конф. (Новосибирск, 25 октября 2012 г.) / Под общ. ред. С. С. Чернова. - Новосибирск: НГТУ, 2012. - С. 21-27.
62. Ларионов М. В. Анализ состояния атмосферного воздуха по площади повреждения листьев древесных растений // Экологическая безопасность региона: сб. статей V Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 19-20 октября 2012 г.). - Брянск, 2012. -С. 178-184.
63. Ларионов М. В. Динамика содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе городов Среднего и Нижнего Поволжья // Экологическая безопасность региона: сб. статей V Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 19-20 октября 2012 г.). -Брянск, 2012. - С. 184-189.
64. Ларионов М. В. Экологическое районирование урбанизированных районов по содержанию тяжелых металлов в окружающей среде // Экологическая безопасность региона: сб. статей V Международ, науч.-практ. конф. естественно-географического факультета (Брянск, 19-20 октября 2012 г.). -Брянск, 2012.-С. 190-197.
65. Ларионов М. В. Оценка экологического состояния городской среды в Среднем и Нижнем Поволжье методом экологического картографирования // Достижения вузовской науки: сб. матер. I Международ, науч.-практ. конф. (Новосибирск, 10 декабря 2012 г.) / Под общ. ред. С. С. Чернова. -Новосибирск: НГТУ, 2012. - С. 31-36.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Подписано в печать 13.03. 13 г. Формат 60x84 1/16.
Печать офсетная. Бумага офсетная. Усл. печ. л. - 2,7. Тираж - 100 экз. Заказ № 13/03.
РИО Брянского государственного университета имени академика И. Г. Петровского 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, 14
-
Ларионов, Максим Викторович
-
доктора биологических наук
-
Брянск, 2013
-
ВАК 03.02.08
- Эколого-фаунистический анализ животного компонента экосистем промышленного города (на примере г. Волгограда)
- Оценка и прогноз качества атмосферного воздуха урбанизированной территории, прилегающей к сложным площадным источникам выбросов примесей
- Геоэкозащитные мероприятия при строительстве дорожно-транспортного комплекса урбанизированной территории
- Техногенная геохимия и биогеохимия городов Нижнего Дона
- Оценка влияния техногенных выбросов на экологическое состояние урбанизированных систем
