Особенности химического состава растений локальной зоны воздействия комбината "Североникель"

Салтан, Наталья Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности химического состава растений локальной зоны воздействия комбината "Североникель"
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Особенности химического состава растений локальной зоны воздействия комбината "Североникель""

На правах рукописи

САЛТАН Наталья Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ ЛОКАЛЬНОЙ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОМБИНАТА «СЕВЕРОНИКЕЛЬ»

Специальность 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 2009

ииа4Ь'2 154

003462154

Работа выполнена в лаборатории Почвоведения Полярно-альпийского ботанического сада-института КНЦ РАН

Научный руководитель: Доктор биологических наук

Г.М.Кашулина

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор

Кандидат биологических наук

Л.П.Капелькина О.Б.Гонтарь

Ведущая организация

Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН (г. Апатиты)

Защита диссертации состоится «03» марта 2009 года в 15 час. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения

Автореферат разослан « января 2009 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь

МГУ

диссертационного совета доктор биологических наук

А.С.Никифорова

Актуальность уаботы. Природная среда в настоящее время находится под сильным влиянием антропогенного воздействия. Для природы Кольского Севера антропогенное воздействие усугубляется тем, что все ее компоненты очень уязвимы. Большая доля существующего загрязнения окружающей среды в регионе обязана предприятиям цветной металлургии, в том числе медно-никелевому комбинату «Североникель», который длительное время считался одним из наиболее крупных в мире источников выбросов S02 и тяжелых металлов.

Длительное воздействие выбросов этого предприятия привело к серьезным нарушениям экосистем и высокой степени загрязнения основных компонентов окружающей среды (Крючков, Сыроид, 1979; Евдокимова и др., 1984; Карабань и др., 1985; Алексеев, Ярмшпко, 1985; Лесные..., 1990; Лукина, Никонов, 1996; Черненькова, 2002; Кашулина, 2002; Баккал, Горшков, 2003; Копцик и др., 2004; Reimann et al., 1998; Salminen et al„ 2004 и мн.др.).

Вследствие усовершенствования технологических процессов объем выбросов загрязняющих веществ от этого предприятия в последние два десятилетия существенно сократился. Снижение объемов пылегазовых выбросов способствовало уменьшению загрязнения атмосферы и улучшению состояния растений в окрестностях медно-никелевых комбинатов этой компании (Ганичева и др., 2004; Лукина и др., 2005; Лукина, Черненькова, 2008; Кашулина, Похилько, в печати). По данным космоснимков площади сильно поврежденных экосистем вокруг медно-никелевых комбинатов на Кольском полуострове существенно снизились по сравнению с периодом наивысшего объема выбросов (Тутубалина, Шипигина, 2004; АМАР Assessment .., 2006). Вместе с тем, концентрации тяжелых металлов в почвах локальной зоны воздействия комбината «Североникель» к настоящему времени достигли экстремально высоких уровней (Кашулина, Салтан, 2007).

Снижение уровня загрязнения атмосферы при экстремально высоких уровнях тяжелых металлов в почвах, а также существенные нарушения питательного статуса и водного режима почв создают уникальные условия для роста растений в локальной зоне воздействия комбината «Североникель» в настоящее время. Изучение химического состава ассимилирующих органов растений в локальной зоне этого предприятия представляет большой интерес для понимания способности растений выживать и активно регулировать свой химический состав, несмотря на экстремальные условия. Понимание особенностей химического состава растений важно и для выработки рекомендаций по оптимизации питания растений восстанавливающихся экосистем локальной зоны.

Диссертационная работа выполнялась в рамках региональной целевой программы «Охрана и гигиена окружающей среды и обеспечение экологической безопасности в Мурманской области на 2002-2008 гг.».

Цель работы заключается в выявлении особенностей формирования химического состава ассимилирующих органов наиболее распространенных видов растений в экстремальных условиях локальной зоны воздействия комбината «Североникель» на современном этапе техногенной трансформации экосистем.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) Охарактеризовать современные уровни, сезонную и фазовую структуру выпадения элементов с атмосферными осадками в локальной зоне;

2) Охарактеризовать современное состояние загрязнения и питательного статуса основных генетических горизонтов почв локальной зоны;

3) Определить современные уровни и видовые особенности содержания важных для питания растений элементов и главных загрязнителей в наиболее распространенных видах растений локальной зоны;

4) Выявить основные тенденции многолетней динамики уровней элементов в растениях локальной зоны;

5) Провести сравнительный анализ распределения содержания элементов в системе атмосферные осадки - растения;

6) Провести сравнительный анализ распределения содержания элементов в системе почва - растение.

Научная новизна. В настоящей работе впервые для локальной зоны воздействия медно-никелевого комбината «Североникель»:

- для исследования формирования химического состава ассимилирующих органов растений был применен комплексный ландшафтный подход с одновременным изучением атмосферных осадков, почв и растений в экосистемах, представляющих сопряженные элементарные ландшафты;

- выявлено, что, несмотря на экстремальные условия, растения локальной зоны сохранили многие видовые особенности химического состава своих ассимилирующих органов;

- показано, что в многолетней текущей динамике концентрации элементов в листьях растений не следуют за снижением выбросов, а в значительной степени обусловлены климатическими особенностями года;

- на основе сопряженного анализа распределения элементов в системах атмосферные осадки - ассимилирующие органы растений и основные горизонты почв - ассимилирующие органы растений дана оценка адекватности отражения растениями уровней элементов в атмосферных осадках и почвах.

воздействия комбината «Североникель». Результаты и методы исследования могут быть применимы для проведения комплексного мониторинга окружающей среды с целью определения антропогенной нагрузки и реакции растений на атмосферное и почвенное загрязнение. Полученные данные также могут быть использованы для выработки рекомендаций по оптимизации питания растений самовосстанавливающихся экосистем в локальной зоне воздействия комбината «Североникель».

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на российских и международных научных конференциях: «Устойчивость экосистем и проблемы сохранения биоразнообразия на Севере» - Кировск, 2006 г.; «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» - Санкт-Петербург, 2006 г.; «Современные проблемы загрязнения почв» - Москва, 2007 г.; «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» - Москва, 2008 г.; «Актуальные проблемы сохранения биоразнообразия в экстремальных условиях северного климата» - Кировск, 2008 г.; на заседаниях лаборатории почвоведения ПАБСИ - Апатиты, 2008 г. и кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ - Москва, 2008 г.

Публикации. Результаты исследования отражены в 10 публикациях, в том числе в 1 монографии, 1 статье в рецензируемом.журнале^ 1 статье в сборниках и 7 тезисах докладов. j ~

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, содержит 37 таблиц и 60 рисунков. Список литературы включает 195 источников (54 иностранных). - Общий объем работы -234 с.

Благодарности. Автор выражает огромную сердечную признательность своему научному руководителю Г.М. Кашулиной за оказанное внимание, поддержку и за неоценимую помощь в работе. Автор также выражает огромную благодарность всем сотрудникам лаборатории почвоведения Полярно-альпийского ботанического сада-института: проф., д.с-х.н. В.Н. Переверзеву за участие в работе и поддержку, м.н.с. JI.A. Басковой (участие в полевых работах, проведение зольного анализа растений); м.н.с. Н.М. Коробейниковой и Т.И. Литвиновой (участие в полевых работах, проведение почвенных анализов), лаб.-иссл. Е.В. Кощеевой (участие в полевых работах, подготовка образцов для анализа). Автор также очень благодарен к.б.н. A.A. Похилько за определение видов растений и регулярные консультации. Благодарность автор выражает работникам химико-технологической лаборатории ОАО «КГИЛЦ» за проведение химических анализов, а также всем сотрудникам центра мониторинга ОАО «КГИЛЦ». Особые слова благодарности моей семье.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Формирование химического состава растений природных и антропогенных условиях

В главе проанализированы факторы, определяющие химический соста! растений, среди которых ведущее значение отведено действию генетическог фактора. Определены основные источники поступления элементов в растения показана физиологическая и фитотоксичная роль элементов. В главе освещень особенности минерального состава растений, формирующегося в природных 1 антропогенных условиях.

В условиях интенсивно развитого горнопромышленного комплексе на Кольском полуострове и его отрицательного воздействия на окружающу природную среду изучение и оценка состояния лесных экосистем очень остра Изучению химического состава растений в естественных условиях Кольског полуострова было посвящено достаточное количество работ (Раменская, 1974 Манаков, Никонов, 1981; Ушакова, 1995, 1997 и др.).

Работ по исследованию химического состава растений в условия загрязнения насчитывается значительное количество, особенно в перио наивысших объемов выбросов (Крючков, Сыроид, 1979; Карабань и др., 1985 Лянгузова, Чертов, 1990; Лукина, Никонов, 1996, 1998; Черненькова, 2002 Кашулина, 2002; Ког1оу е1 а1., 1993 и мн. др.).

В настоящий момент при снижении объемов выбросов загрязняющи веществ комбинатом «Североникель», но при высоком уровне загрязнен] почв, было актуально и целесообразно изучить современный химически состав растений и выявить факторы, ответственные за его изменения.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Для оценки влияния комбината «Североникель» на формировани химического состава растений в локальной зоне комбината (в радиусе 20 км в течение 2001-2007 гг. были проведены комплексные экологически исследования. В качестве объектов были выбраны 5 малых водосборов (1-У) расположенных на различном удалении (4, 7.5, 8, 11, 17 км) в северно направлении от комбината. На каждом из 5 выбранных водосборов в 2001 г были организованы 3-4 стационарные площадки для почвенно геоботанического мониторинга, представляющие все основные типь элементарных ландшафтов и характеризующиеся различными условиям гидроморфности: автономные ландшафты с автоморфными условиям

на вершинах и верхней части холмов, трансаккумулятивные ландшафты с полугидроморфными условиями у подножий склонов холмов и аккумулятивные ландшафты с гидроморфными условиями в низинных болотах локальных депрессий.

На площадках почвенно-геоботанического мониторинга в августе 2001 г. были отобраны листья/хвоя 11 видов растений — березы (Betula pubescens), ивы (Salix ssp.J, сосны (Pinns friesiand), ели (Picea obovatá), черники ( Vaccinium myrtillus), брусники (Vaccinium vitis-idaea), вороники (Empetrum hermaphroditum), багульника (Ledum palustre), толокнянки (Arcíostaphylos uva-ursi), пушицы (Eriophorum ssp.) и осоки (Carex ssp.). На отдельных площадках для наблюдения за многолетней динамикой образцы растений отбирались также в конце вегетационного периода 2002,2005-2007 гг.

Площадки по отбору дождевых вод были оборудованы на открытом месте каждого обследуемого малого водосбора (кроме IV) и на территории метеостанции г.Мончегорска. Отбор проб дождей проводился в течение пяти лет: осенний период 2001, летне-осенние периоды 2002, 2005-2007 гг. Опробование снежного покрова было проведено в конце марта - начале апреля в 2005-2007 гг. непосредственно на площадках почвенно-геоботанического мониторинга и на территории метеостанции г. Мончегорска.

В 2001 году при проведении базового обследования в центре каждой стационарной площадки было заложено по одному полнопрофильному почвенному разрезу, пробы были отобраны из каждого генетического горизонта.

Всего было отобрано 57 снеговых проб, 88 проб дождевых осадков, 158 проб растений и 112 почвенных образцов.

Образцы растений перед анализом не отмывали. Зольный анализ растений (зольность и содержание Si, AI, Fe, Ca, Mg, Mn, P, K, Na и S) был проведен в лаборатории почвоведения ПАБСИ по методике A.A. Поповцевой (1974). Содержание микроэлементов в растениях было определено в аккредитованной лаборатории ОАО «КГИЛЦ». Анализ проводился следующим образом: навеску 0.5 г обрабатывали 10 мл концентрированной азотной кислоты в течение 2 ч при нагревании. Полученный раствор анализировался атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре «Shimadzu 6800» на 10 элементов (Ni, Cu, Со, Cr, Zn, Pb, Sr, V, Mn, Cd). Серу определяли гравиметрическим методом. Правильность анализов контролировалась методом добавок.

В нефильтрованных пробах дождевых и снеговых вод по утвержденным Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды методикам количественного химического анализа воды (ПНД Ф) и методикам ГОСТ были определены pH и макрокомпоненты (НС03", S042", СГ, N03\ Са2+,

Mg2+, K+, Na+, NH4+, Al3+). В фильтратах и растворах, полученных от разложения твердого остатка на фильтре, определяли микрокомпоненты (Ni, Си, Со, Cr, Pb, Zn, As, Cd, V, Mn, Sr, Ag, Mo) методом атомной абсорбционной спектрометрии (AAC).

Валовой состав почв определен во фракции < 2 мм традиционными методами после сплавления образцов с содой и бурой. Доступные для растений формы кальция, магния, калия и фосфора определяли традиционными методами в лактатной вытяжке. Валовые концентрации тяжелых металлов (Ni, Си, Со, Zn, Pb, Cr и др.) определялись методом ААС после разложения воздушно сухой пробы смесью плавиковой, азотной и хлорной кислот. Валовую концентрацию серы определяли гравиметрическим методом после спекания навески со смесью КМп04 + Na2C03 (1:1) и растворения сплава в кислоте. Подвижные формы Ni, Си, Со, Zn, Cd в почвах были определены с применением 1 M буферного раствора CH3COONH4 с рН 4.8. Количество серы определяли турбидиметрическим методом.

Камеральная обработка материалов выполнялась с использованием персональных компьютеров. Статистическая обработка параметров распределения элементов в различных природных средах выполнена средствами Microsoft Excel 2000 и Statistica 6.0.

Глава 3. Зольный состав растений локальной зоны

Результаты зольного анализа ассимилирующих органов растений показали, что различные элементы в разных видах растений неодинаково реагируют на экстремальные условия роста локальной зоны воздействия комбината «Североникель». На современном этапе техногенной трансформации экосистем в листьях растений локальной зоны было отмечено снижение концентраций всех основных элементов питания (Са, К, Mg, Мп, Р и Б), а также А1 по сравнению с ненарушенными экосистемами Кольского полуострова (Манаков, Никонов, 1981; Казимиров и др., 1977; Ушакова, 1995, 1997) и Карелии (Морозова, 1991). Наиболее существенно в локальной зоне снизились концентрации кальция в листьях брусники, березы и хвое ели, а также марганца в листьях вороники, березы и хвое сосны (рис. 1). При этом, как следует из рисунка, содержание этих элементов в листьях/хвое большей части образцов опускается ниже минимальных значений, обнаруженных в ненарушенных экосистемах Кольского полуострова и Карелии.

во

Са

..........OQ?................-.......................

Orí

Оо/. ' ..........

....ОД:.....-........

00.; i

0\"..........

Qp'i : БРУСНИКА

Од":..........

1003

10000

100000

100

1000

10000

1000

100

SS 80

3 I

OI §

a с u

10000

О Мончегорск д Карелия О Кольский

100000

О £

О £>

О ой vV-----w о &

< Д) \ f >.Хх /V СОСНА

100

1000

10000

Рис. 1. Кумулятивное распределение концентраций Са и Мп (мг/кг, а.с.н.) в ассимилирующих органах растений локальной зоны (Мончегорск) и в ненарушенных экосистемах Кольского полуострова и Карелии.

Поступления всех элементов с атмосферными осадками в локальной зоне выше, чем в фоновых условиях. В почвах здесь несколько снижены только концентрации фосфора, калия, марганца и цинка. Все остальные элементы питания находятся в почвах в достаточном или даже избыточном количестве. Это дает основание предположить, что низкие концентрации элементов питания в листьях растений не связаны с недостатком этих элементов в окружающей среде, а обусловлены снижением их потребления самими растениями.

Даже сера, несмотря на то, что это основной компонент выбросов и ее концентрации в окружающей среде существенно повышены, ведет себя как важный биогенный элемент, потребление которого большинством растений (кроме листьев ивы и хвои ели) в локальной зоне комбината «Североникель» несколько снижено (рис. 2).

ЕЛЬ

100

О Мончегорск ,

1000 10000 !Карелия о Кольский

100

1000

10000

Рис. 2. Кумулятивное распределение концентраций 8 (мг/кг, а.с.н.) в листьях растений локальной зоны (Мончегорск) и в ненарушенных экосистемах Кольского полуострова и Карелии.

Наряду со снижением основных элементов питания практически во всех видах растений в локальной зоне встречаются аномально высокие концентрации железа и кремния.

Для нормального роста растений важны не только достаточные концентрации отдельных элементов, но и их сбалансированность. Изменения концентраций зольных элементов в локальной зоне воздействия сопровождаются изменением соотношения элементов в листьях растений по сравнению с фоновыми условиями.

Несмотря на значительное угнетение растений в локальной зоне воздействия комбината «Североникель» растения сохранили многие специфические видовые особенности зольного состава своих ассимилирующих органов.

Отмеченные выше значительные изменения концентрации важных для питания растений элементов и их соотношения, однако, не являются губительными для растений: изученные растения пережили длительное воздействие высокого уровня загрязнения окружающей среды, и в настоящее время, находясь в угнетенном состоянии, продолжают свой устойчивый рост и даже плодоносят.

Для изучения многолетнего изменения химического состава у некоторых видов растений на отдельных площадках зольный анализ был проведен для образцов 2002 и 2005 гг. Эти годы существенно отличались по климатическим показателям (температура и количество осадков). Более благоприятные климатические условия 2005 г. сказались на химическом составе растений. Для большинства растений зольность и содержание зольных элементов в более благоприятный 2005 г. повышались.

Глава 4. Металлы-загрязнители в растениях локальной зоны

Распределение концентраций элементов-загрязнителей между видами растений в кумулятивных кривых (рис. 3) наглядно демонстрирует видовые особенности аккумуляции основных загрязнителей в локальной зоне. Несмотря на гораздо более высокие концентрации металлов в растениях локальной зоны по сравнению с фоновыми условиями, распределение элементов-загрязнителей по видам растений в фоновых условиях (табл. 1) и в локальной зоне (табл. 2) имеет определенное сходство.

10 100 1000 10 100 1000

Рис. 3. Кумулятивное распределение концентраций N1 и Си (мг/кг) в листьях/хвое растений в локальной зоне воздействия комбината «Североникель».

Таблица 1. Распределение видов растений в убывающем ряду медиан концентраций металлов-загрязнителей в их листьях/хвое в фоновых условиях (по данным Яетапп е1 а1., 2001)

Элемент Положение растения в ряду

N1 Си Со Сс1 гп Ива»Береза> Вороника> Ель>Сосна> Черника> Брусника Ива>Черника>Береза> Вороника> Брусника > Сосна >Ель Ива»Береза» Сосна> Ель>Вороника>Черника> Брусника Ива»Береза» Сосна> Ель>Черника> Брусника> Вороника Береза» Ива» Ель>Сосна> Брусника>Черника>= Вороника

Таблица 2. Распределение видов растений в убывающем ряду медиан концентраций металлов-загрязнителей в их листьях/хвое локальной зоны

Элемент Положение растения в ряду

№ Си С.Ч1 Ъп Ива> Береза> Вороника >Сосна> Черника> Брусника > Ель Ива> Береза> Сосна> Вороника >Черника> Брусника> Ель Ива» Береза> Сосна> Вороника> Черника> Брусника> Ель Береза> Ива> Сосна > Ель> Брусника> Черника> Вороника

Листопадные древесные растения (ива и береза) и в фоновых условиях, и в условиях локальной зоны характеризуются самыми высокими концентрациями элементов-загрязнителей медно-никелевого производства. Наименьшие концентрации металлов-загрязнителей в локальной зоне обнаруживаются у ели, что предполагает наличие механизмов, позволяющих ей более эффективно противостоять накоплению загрязняющих элементов в своей хвое.

В условиях локальной зоны происходит смещение растений по содержанию элементов в ряду. Перемещение вида растения в начало ряда в локальной зоне (табл. 2) по сравнению с фоновыми условиями (табл. 1) означает, что этот вид растений менее успешно противостоит аккумуляции загрязняющих элементов в своих листьях/хвое. Например, сосна оказалась растением, которое в наименьшей степени способно противостоять накоплению меди и цинка в своей хвое. Вороника продемонстрировала себя наиболее угнетенным растением на современной стадии деградации экосистем, и она также наименее эффективно препятствует проникновению в свои листья металлов, особенно кадмия. На наиболее загрязненных и нарушенных площадках, где вороника является отмирающим видом, по содержанию N1, Си и Сс1 она занимает первую позицию в ряду.

Приуроченность наиболее высоких концентраций никеля, меди и кадмия в ее листьях к площадкам, где она особенно угнетена и находится на грани полного вымирания, может свидетельствовать об утрате вороникой способности активно регулировать поступление загрязняющих элементов в свои листья. При этом угнетение, возможно, является не следствием высоких концентраций металлов в ней, а, скорее наоборот, высокие концентрации металлов являются результатом отсутствия контроля за их поступлением из-за стресса, вызванного целым комплексом факторов. Главным фактором, способствующим угнетению кустарничков, особенно вороники в настоящее время, является то, что верхний органогенный горизонт почв, в котором обычно располагаются их корни, к настоящему времени практически исчез в результате эрозии почв.

Перемещение растения в конец ряда в локальной зоне (табл. 2) по сравнению с фоновыми условиями (табл. 1), наоборот, свидетельствует о лучшей способности этого вида растений избегать накопления загрязняющих элементов в своих листьях в условиях высокого уровня загрязнения. Например, ель оказалась растением, которое лучше всех противостоит накоплению М, Сс1 и 2п в своей хвое.

Для оценки степени загрязнения листьев растений локальной зоны были использованы медианы концентраций загрязняющих элементов (табл. 3). В качестве фоновых значений были использованы данные широкомасштабного международного проекта «Экогеохимия Баренц региона» (Яейпапп й а!., 2001). При

экстремально высоком уровне загрязнения почв и все еще высоком уровне загрязнения атмосферных осадков концентрации никеля в листьях/хвое растений локальной зоны превышают фоновые в десятки раз. Степень загрязнения листьев растений локальной зоны медью значительно ниже (табл. 3).

Концентрация кадмия в локальной зоне превышает фоновые концентрации более чем в 10 раз только в кустарничках, характеризующихся очень низкими фоновыми концентрациями. Для хвои сосны все концентрации кадмия были выше фоновых значений, при этом максимальные концентрации превысили фоновые значения в 3.5 раза. Для других древесных растений содержание кадмия варьировало от слабого недостатка до двукратного превышения (табл. 3).

Таблица 3. Фоновые концентрации элементов в листьях/хвое растений (11е1тапп е1 а!., 2001) и отношение медианы концентраций металлов в листьях/хвое растений локальной зоны к фону

Вид растения Параметр N1 Си Со Сс1 гп

Береза Фон, мг/кг 3.9 5.7 0.36 0.25 205

Медиана/фон 20 8 0.5 0.3

Брусника Фон, мг/кг 0.68 4.1 0.04 0.007 26

Медиана/фон 62 6 7.1 0.9

Вороника Фон, мг/кг 2.59 5.2 0.05 <0.005 13

Медиана/фон 29 8 >16 1.1

Ель Фон, мг/кг 1.3 2.1 0.07 0.03 41

Медиана/фон 26 7 0.6 0.6

Ива Фон, мг/кг 8.97 7.7 1.76 0.68 125

МедианаУфон 15 7 4.0 0.6 0.3

Сосна Фон, мг/кг 1.13 3 0.07 0.07 39.7

Медиана/фон 62 16 1.7 0.7

Черника Фон, мг/кг 0.98 6.5 0.04 0.009 13.5

Медиана/фон 50 5 7.8 1.6

В этой главе цинк рассматривается как загрязнитель, так как его поступление с атмосферными осадками в локальной зоне в 10 раз выше фоновых значений. Для этого элемента в растениях локальной зоны характерен диапазон от недостаточной обеспеченности (береза, ива, сосна, ель, брусника) до избытка (черника, вороника). Наиболее существенный недостаток цинка выявлен для березы: в ее листьях в локальной зоне содержание цинка составляет около 30% от фонового.

Для таких изучаемых растений, как толокнянка, багульник, осока и пушица не удалось найти фоновые концентрации. Наблюдения показали, что болотные травы являются достаточно благополучными видами растений в локальной зоне, несмотря на экстремально высокие уровни содержания загрязняющих элементов в почвах низинных болот. Низкие уровни концентраций металлов-загрязнителей в листьях этих видов растений в локальной зоне, по сравнению с другими обследованными видами растений, свидетельствуют о способности болотных травянистых растений достаточно успешно противостоять накоплению загрязняющих элементов в их листьях. Сравнение с единичными данными предшествующих исследований (Раменская, 1974) показывает, что концентрации никеля и меди в листьях осоки в локальной зоне приблизительно в 20 раз выше, чем в естественных условиях, тогда как концентрации этих элементов в торфяных болотных почвах в тысячи раз выше фоновых.

При изучении степени загрязнения растений никелем, медью, цинком и кадмием была выявлена зависимость между значением фоновой концентрации и степенью загрязнения. Так, чем ниже была фоновая концентрация металла в растении, тем выше была степень загрязнения растения в локальной зоне, и, наоборот, чем выше концентрация элемента-загрязнителя в фоновых условиях, тем ниже степень загрязнения им растений в локальной зоне. Также было выявлено снижение межвидовых различий между растениями локальной зоны, так как диапазон концентраций в растениях локальной зоны ниже, чем в фоновых условиях.

Для изучения многолетней динамики концентраций никеля, меди и цинка в основных видах растений локальной зоны на отдельных площадках образцы были отобраны в 2002, 2005-2007 годах. Варьирование концентраций металлов-загрязнителей в листьях/хвое растений локальной зоны за 5 лет исследования было довольно значительным: до трех и более раз по никелю и меди и до 10 раз по цинку. При этом варьирование концентраций загрязняющих элементов в листьях/хвое растений по годам не имело какого-то регулярного характера. Снижение выбросов с 2002 по 2007 год (в 1.8 раза никеля и 1.2 - меди) не отразилось должным образом на концентрации загрязняющих элементов в растениях за этот период. Однако сравнение данных химического состава растений с климатическими и биометрическими данными показало, что в многолетней текущей динамике уровни концентраций металлов-загрязнителей в растениях в значительной степени обусловлены благоприятностью климатических условий вегетационного периода (температурой воздуха и количеством осадков) и всего года в целом.

Глава 5. Анализ распределения элементов-загрязнителей в системе атмосфера-растение

Атмосферные осадки играют очень важную роль в питательном балансе лесных северотаежных экосистем. Помимо элементов-загрязнителей, выбросы комбината «Североникель» содержат большое количество основных катионов и анионов, повышенное поступление которых может иметь удобрительный эффект. В результате пропорционального, а иногда и сравнительно более высокого повышения концентраций основных катионов в атмосферных осадках локальной зоны относительно анионов сильных минеральных кислот (8042~ и СГ), их кислотность не поднимается выше фоновых значений. Таким образом, отрицательные последствия закисления не могут иметь место для растений локальной зоны.

Несмотря на существенные снижения выбросов к настоящему времени, концентрации основных элементов-загрязнителей в атмосферных осадках локальной зоны остаются достаточно высокими. По оценкам на основе медиан, концентрации никеля в растворенной части снега превышают фоновые до 2000 раз, меди - до 1500, кобальта - до 100 раз, кадмия - до 10 раз, цинка от 2 до 20 раз (в единичных образцах концентрации цинка опускаются ниже природного варьирования). В твердой части снега концентрации никеля и меди в локальной зоне превышают фоновые в тысячи раз, для цинка в 2005 г. превышения составляли несколько сотен раз, в 2006 и 2007 гг. - в десятки раз. Как показали результаты, несмотря на снижение выбросов, очевидного снижения концентраций никеля и меди, а также других элементов, присутствующих в выбросах комбината «Североникель», в зимних атмосферных осадках не происходит.

В отличие от снега, снижение выбросов элементов-загрязнителей ощутимо сказалось на их концентрации в дождевых водах. По концентрации растворенного никеля дожди локальной зоны в настоящее время превышают фоновые условия в 100-300 раз, по меди в 50-150 раз, кадмия до 8 раз и цинка не более 2-х раз.

Комплексный характер наших исследований предоставил редкую возможность непосредственно сравнить химический состав растений и атмосферных осадков. В данном случае мы ограничились сравнением концентраций металлов-загрязнителей в растениях с их общей концентрацией в снеге, отобранном в конце зимы на тех же площадках, что и растения. Показано, что различные виды растений в разные годы и для разных элементов неодинаково реагируют на увеличение поступления металлов с атмосферными осадками. Наилучшим образом уровень выпадения никеля и меди в локальной зоне отражают листья вороники (рис. 4), что является следствием угнетенного состояния самого растения.

1000

100

д Брусника д Вороника — ОсокаЯТушща

г_бру = 0.56 |

гвор = 0.97 1

г_пуш = 0.70 ;

& дА А !

1000

1а г

Ё 100

10 100 1000 10000 №_обш. в снеге, мкг л

; Береза о Ива + Сосна X Ель

г_бер = 0.92 г_ива = 0.87 Г_СОС = 0.97 г_ель 0.99 О

: ^ .V :

100 1000 Л/1_обад, мкг л1

10000

1000

д Брусника ■ Осока/Пушица

д Вороника

15 г

100

г_бру = 0.65

г_вор = 1.00

г_пуш = 0.58 /

1 ... А Д-

-А-

10 100 1000 Си_об1я в снеге, мкг л -'

О Береза о Ива + Сосна X Ель

1000

О Л)

3.15100 <в г

г_бер = 0.81 г_ив а = 0.84 г_сос = 0.96 г ель = 0.99 .

лЯэ *

>х

10000

10 100 1000 10000 Си_общ,, мкг л

Рис. 4. Соотношение концентраций № и Си в листьях/хвое растений с их общей (общ.) концентрацией в снеге на стационарных площадках в локальной зоне воздействия комбината «Североникель», 2007 г. Приведены коэффициенты корреляции (жирным шрифтом - достоверные при вероятности 95%, жирным шрифтом с подчеркиванием - при 99%).

Для древесных растений также была выявлена положительная связь между концентрациями никеля и меди в снеге и их содержанием в листьях. Достоверную положительную связь концентрации никеля и меди в растениях с поступлением этих элементов за зимний период продемонстрировали листья березы и хвоя сосны. Однако эта связь не всегда пропорциональна: при одинаковой нагрузке на площадку концентрации никеля и меди в растениях могли различаться до 5 раз, как и одинаковая концентрация никеля и меди в листьях могла наблюдаться при различии

в выпадениях на площадках до 10 и более раз. Распределение концентрации никеля и меди в листьях брусники и болотных травянистых растений не было связано с распределением их концентрацией в снеге.

На повышенные поступления цинка у растений наблюдалась совершенно другая реакция: большинство растений демонстрировали отсутствие достоверной положительной связи с выпадениями этого элемента. Распределение кадмия в растениях в локальной зоне также не зависело от уровня его выпадения. На концентрации цинка и, в меньшей степени, кадмия в растениях локальной зоны может оказывать влияние конкуренция с другими элементами (главными загрязнителями и/или макроэлементами).

Глава 6. Поведение элементов в системе почва-растение

Главным источником элементов для сосудистых растений является почва. Состав и свойства почвы могут оказывать влияние на потребление элементов растениями. Исследование кислотного статуса почв показало, что в почвах локальной зоны воздействия комбината «Североникель» все величины рН не выходят за рамки природного варьирования. Оценка питательного статуса почв локальной зоны показала, что для почв с сохраненным набором горизонтов содержание доступных форм кальция и магния находится на достаточном уровне. Загрязнение и разрушение экосистем в большей степени затронуло уровни калия и особенно фосфора в почвах. Также в дефиците находятся такие элементы, как марганец и цинк. Иногда полное разрушение верхнего органогенного горизонта на некоторых площадках (III-1 и IV-1) доводит питательный статус почв до уровня, практически, не превышающего питательных возможностей почвообразующего материала.

Загрязнение почв в регионе к настоящему времени достигло очень высокого уровня. Так, концентрации никеля и меди превышают фоновые значения в тысячи раз, кобальта в сотни раз, кадмия до 20 раз.

Сравнение распределения уровней элементов в почвах и растениях особенно важно для понимания выживания растений в экстремальных условиях локальной зоны. В работе проведен сравнительный анализ распределения концентраций элементов в растениях с концентрациями валовых и подвижных (№, Си, Сс1, 2п) или доступных (Са, Мё, К) форм элементов в основных генетических горизонтах почв. Проведенный анализ показал, что по основным элементам питания связь между концентрациями элементов в растениях и почвах, в целом, отсутствует. Отдельные высокие коэффициенты корреляции часто достигаются за счет приуроченности единичных высоких значений в обеих средах к одним и тем же площадкам.

о Багульник д Брусника д Вороника

1000

£ 100

г_баг= 0.04 г_бру= 0.44 г_вор= 0.38

Q t

С Q ""'

100

Подвижный Nie О гор-те, мг/кг О Багульник д Брусника д Вороника

юоо

S юо

Си

1 Дл д д г_баг= 0.53 г_бру= 0.51 г_вор= 0.78

1000

100

ф ё

С Береза о Ива + Сосна хЕль Ni

г_ива= 0.75 г_сос= 0.30 г_ель= 0.93

:р-0.36......

1000

10 100 1000 Подвижный Nie 0 гор-те, мг/кг

С Береза о Ива + Сосна хЕль Си

10 100 1000 10000 Подвижная Си в 0 гор-те, мг/кг

% 100 Qi

«а. <ь

г_бер= 0.54 г_ива= 0.75 г_сос= 0.64

г_ель= 0.28

О rh'

10 100 1000 Подвижная Си в 0 гор-те, мг/кг

£ о.1 Е

0.01

д Брусника а Вороника

0.1

Д: Д :

г_бру=0.27!

Подвижный Cd в 0 гор-те, мг/кг

S 0.1

•о о

0.01

з Береза о Ива + Сосна хЕль

Cd ö>

Л ..............ч XXх о ------------------- г_6ер= 0.02 X r_coc = 0.07

0.1 1

Подвижный Cd в 0 гор-те, мг/кг

Рис. 5. Соотношение содержания подвижных форм Си, С<1 (вытяжка СНзСООМН4) в О-горюонте почв и в листьях/хвое основных видов растений локальной зоны воздействия комбината «Североникель». Приведены коэффициенты корреляции (жирным шрифтом - достоверные при вероятности 95%).

В отношении тяжелых металлов, таких как никель и медь, была выявлена связь между их концентрацией в почвенных горизонтах и растениях (рис. 5, на примере О-горизонта). Так, максимальные концентрации никеля и меди в растениях, как правило, приходятся на площадки, где почвы также характеризуются высокими концентрациями этих элементов, а самые низкие концентрации характерны для площадок с низкими содержаниями этих элементов в почвах. Однако различия в состоянии растений или конкуренция элементов могут существенно повлиять на потребление никеля и меди растениями. В результате чего, при одинаковых концентрациях металлов в почвах, их концентрации в растениях могут существенно различаться, и, наоборот, одинаковые концентрации металлов в растении могут наблюдаться при различных концентрациях в почвах.

В отличие от меди и никеля распределение содержания кадмия в растениях не зависело от его распределения в основных генетических горизонтах почв, а зависело от вида растений (рис. 5). Кроме того, разные растения демонстрировали максимальные концентрации на разных площадках. При этом максимумы валового и подвижного содержания кадмия в почве пришлись не на те площадки, что максимумы для растений.

ВЫВОДЫ

1. Уменьшение выбросов загрязняющих веществ комбинатом «Североникель» привело к очевидному снижению концентраций элементов-загрязнителей в летних осадках локальной зоны, в зимних осадках этого не произошло. Концентрации элементов в атмосферных осадках локальной зоны остаются еще достаточно высокими: в сотни - тысячи (для зимних осадков) и десятки-сотни (для летних) раз превышающими фоновые для №, Си и Со и до 10 и более раз для Б, Ъп, Мп, Сс1, Са, К.

2. Почвы локальной зоны к настоящему времени в зависимости от состояния экосистем деградированы в различной степени: с сохранением, частичной или полной утратой своих природных функций по отношению к растениям. В результате длительного кумулятивного накопления концентрации никеля и меди в почвах в сотни-тысячи раз превышают фоновые значения.

3. В экстремальных условиях локальной зоны воздействия комбината «Североникель», растения сохранили многие черты межвидовых различий химического состава своих листьев, притом, что концентрации некоторых важных для питания растений элементов (Са, К, Мп и 8) в листьях растений снижаются, а других (Бе, - повышаются.

4. Концентрации главных металлов-загрязнителей № и Си в листьях растений локальной зоны зависят от вида растений и превышают фоновые

от 15 (ива) до 60 (сосна, брусника) раз. Содержать серы (основной загрязшггель), цинка и кадмия (второстепенные загрязнители) также в зависимости от вида растений варьирует от существенного дефицита до превышения над фоном в несколько раз.

5. Значительные изменения химического состава листьев не являются губительными для растений. Большинство растений (береза, сосна, ель, пушицы, осоки), даже в угнетенном состоянии, демонстрируют устойчивый рост. Наоборот, сильное угнетение растений сказывается на их химическом составе еще более существенным снижением важных для питания элементов (Са, Мп) и более значительным увеличением концентраций никеля и меди.

6. В многолетней текущей динамике концентрации элементов в листьях растений не следуют за снижением выбросов, а в значительной степени обусловлены климатическими особенностями года (температура и количество осадков).

7. Сравнительный анализ распределения элементов в растениях локальной зоны, в атмосферных осадках и основных горизонтах почв показал, что только для никеля и меди существует связь между обследованными средами и растениями. Для остальных элементов такая связь отсутствует. Таким образом, растения продолжают активно регулировать химический состав своих листьев, несмотря на экстремальные условия локальной зоны.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Салтан Н.В. Химический состав атмосферных осадков локальной зоны комбината «Североникель» // Тез. докл. УШ-й Региональной научной конференции. - Апатиты, Изд-во: КФ Петр ГУ, 2005.4.2 С.83-84.

2. Салтан Н.В., Кашулина Г.М. Загрязнение почв катен локальной зоны воздействия медно-никелевого комбината «Североникель» // Материалы Международной конференции «Устойчивость экосистем и проблемы сохранения биоразнообразия на Севере»,-Апатты, изд-во: КМК, 2006.42. С.196-201.

3. Салтан Н.В., Кашулина Г.М., Литвинова Т.И. Органическое вещество почв катен аэротехногенно нарушенных ландшафтов северной тайги // Материалы Всероссийской научной конференции «Почвоведение и агрохимия в XXI веке». -Санкт-Петербург, изд-во Ст.-Петербургского государственного университета, 2006. С.181-182.

4. Кашулина Г.М., Салтан Н.В. Комплексный ландшафтный мониторинг почв локальной зоны воздействия медно-никелевого комбината «Североникель» // Сборник материалов II Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». - Москва, изд-во МГУ, 2007. Т.2., С.70-74.

5. Даувальтер В. А., Даувальтер М.В., Салтан Н.В., Семенов Е.Н. Влияние выбросов комбината «Североникель» на химический состав атмосферных осадков //

Геоэкологические проблемы переработки природного и техногенного сырья. Сборник статей памяти профессора В. Н. Макарова - Апатиты: Изд-во «Вектор», 2007. С.95-110.

6. Кашулина Г.М., Салтан Н.В. Комплексный ландшафтный мониторинг окружающей среды локальной зоны комбината «Североникель». 1. Методология и дизайн // Тезисы докладов I Всесоюзной конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». - М.: МАКС Пресс, 2008. С.206-207.

7. Салтан Н.В., Кашулина Г.М. Комплексный ландшафтный мониторинг окружающей среды локальной зоны комбината «Североникель». 2. Химия растений // Тезисы докладов I Всесоюзной конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». - М.: МАКС Пресс, 2008. С.264-265.

8. Салтан Н.В. Микроэлементный состав растений локальной зоны воздействия комбината «Североникель». // Материалы Международной конференции «Актуальные проблемы сохранения биоразнообразия в экстремальных условиях северного климата». - Апатиты, изд-во: К&М, 2008. С.75-78.

9. Кашулина Г.М., Салтан Н.В. Химический состав растений в экстремальных условиях локальной зоны комбината «Североникель». - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. 2008г.-239 с.

10. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В., Салтан Н.В., Семенов E.H. Химический состав атмосферных выпадений в зоне влияния комбината «Североникель» // Геохимия. 2008. №10. С.1131-1136.

Автореферат

Салтан Наталья Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ ЛОКАЛЬНОЙ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОМБИНАТА "СЕВЕРОНИКЕЛЬ*

Технический редактор В.А.Ганичев

Лицензия ПД 00801 от 06 октября 2000 г.

Подписано к печати 22.01.2009 Формат бумаги 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times/Cyrillic Уч.изд-л. 1.4. Заказ № 2. Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, ул.Ферсмана, 14

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Салтан, Наталья Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ В ПРИРОДНЫХ И

АНТРОПОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ

1.1. Факторы формирования химического состава растений

1.2. Источники и механизмы поступления элементов в растения

1.3. Физиологическая роль и фитотоксичность химических элементов в растениях

1.4. Растения как биомониторы

1.5. Особенности минерального состава растений в естественных природных условиях

1.6. Особенности формирования химического состава растений в условиях загрязнения

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Природная характеристика района исследований

2.2. Промышленность и источники загрязнения

2.3. Характеристика площадок

2.4. Полевые методы исследования

2.5. Подготовка и химический анализ образцов

ГЛАВА 3. ЗОЛЬНЫЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ ЛОКАЛЬНОЙ ЗОНЫ

3.1. Видовые особенности зольного состава растений локальной зоны

3.2. Особенности зольного состава растений локальной зоны

3.3. Распределение зольных элементов в растениях по площадкам

3.4. Многолетняя динамика изменения зольного состава растений локальной зоны

ГЛАВА 4. МЕТАЛЛЫ-ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В РАСТЕНИЯХ ЛОКАЛЬНОЙ ЗОНЫ

4.1. Видовые особенности содержания загрязняющих элементов в растениях локальной зоны

4.2. Современный уровень загрязнения растений локальной зоны

4.3. Распределение уровней элементов-загрязнителей в растениях по площадкам

4.4. Многолетняя динамика концентраций металлов-загрязнителей в растениях локальной зоны

4.5. Сравнительный анализ предыдущего и настоящего уровня загрязнения растений локальной зоны

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ АТМОСФЕРА-РАСТЕНИЕ

5.1. Характеристика атмосферных выпадений

5.1.1. Основные катионы и анионы в атмосферных осадках

5.1.2. Содержание и распределение основных элементов-загрязнителей в снеге

5.1.3. Содержание и распределение основных элементов-загрязнителей в дожде

5.1.4. Годовые выпадения элементов-загрязнителей 166 5.2. Сравнительный анализ распределения элементов в атмосферных осадках и растениях

ГЛАВА 6. ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ

6.1. Особенности почв локальной зоны как среды обитания корней растений

6.2. Сравнительный анализ распределения элементов питания в почвах и растениях

6.3. Сравнительный анализ распределения элементов-загрязнителей (никеля, меди, кадмия) в почвах и растениях 207 ВЫВОДЫ 221 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности химического состава растений локальной зоны воздействия комбината "Североникель""

Природная среда в настоящее время находится под сильным влиянием антропогенного воздействия. Для природы Кольского Севера антропогенное воздействие усугубляется тем, что все ее компоненты очень уязвимы. Большая доля существующего загрязнения окружающей среды в регионе принадлежит предприятиям цветной металлургии, в том числе медно-никелевому комбинату «Североникель», который длительное время считался одним из наиболее крупных в мире источников выбросов SO2 и тяжелых металлов.

Длительное воздействие выбросов этого предприятия привело к серьезным нарушениям экосистем и высокой степени загрязнения основных компонентов окружающей среды (Крючков, Сыроид, 1979; Евдокимова и др., 1984; Карабань и др., 1985; Алексеев, Ярмишко, 1985; Лесные., 1990; Лукина, Никонов, 1996; Черненькова, 2002; Кашулина, 2002; Баккал, Горшков, 2003; Копцик и др., 2004; Reimann et al., 1998; Salminen et al., 2004 и мн.др.).

Вследствие усовершенствования технологических процессов объем выбросов загрязняющих веществ от этого предприятия в последние два десятилетия существенно сократился. Снижение объемов пылегазовых выбросов способствовало уменьшению загрязнения атмосферы и улучшению состояния растений в окрестностях медно-никелевых комбинатов этой компании (Ганичева и др., 2004; Лукина и др., 2005; Лукина, Черненькова, 2008; Кашулина, Похилько, в печати). По данным космоснимков площади сильно поврежденных экосистем вокруг комбинатов «Печенганикель» и «Североникель» существенно снизились по сравнению с периодом наивысшего объема выбросов (Тутубалина, Шипигина, 2004; АМАР Assessment ., 2006). Вместе с тем, концентрации тяжелых металлов в почвах локальной зоны воздействия комбината «Североникель» к настоящему времени достигли экстремально высоких уровней (Кашулина, Салтан, 2007).

Снижение уровня загрязнения атмосферы при сохранении экстремально высоких уровней тяжелых металлов в почвах и других нарушений почв в настоящее время создают уникальные условия для роста растений локальной зоны воздействия комбината «Североникель». В этих условиях особый интерес представляет изучение особенностей формирования химического состава растений, что необходимо для выработки рекомендаций по оптимизации питания растений восстанавливающихся экосистем локальной зоны.

Изучение химического состава растений, как компонента окружающей среды, имеет множество других аспектов. В последнее время, в связи с загрязнением окружающей среды, особый интерес представляет изучение токсичных элементов в растениях (Adriano et al., 1997). Одним из ключевых моментов этой проблемы является определение естественного содержания элемента в растениях для определения предельно-допустимых концентраций и расчета критических нагрузок (Manninen, Huttunen, 1997).

Поскольку растения могут аккумулировать загрязняющие вещества, то их стали часто использовать для мониторинга загрязнения окружающей среды (Marker!, 1992; Brown, Brumelis, 1996; McGrath, 1997, Rtihling, Steinnes, 1998; Salminen et al., 2004). Способность некоторых растений накапливать в себе значительные количества загрязняющих элементов делает их перспективными для очистки почв (Adriano et al., 1997).

Изучение химического состава растений является одной из составных частей в комплексных биогеоценологических исследованиях (Программа и методика., 1974; Манаков, 1970, 1972; Манаков, Никонов, 1981; Ушакова, 1997) и исследовании круговоротов и биогеохимических циклов отдельных элементов (Башкин, 2004). Уже несколько десятков лет химический состав растений используется в составе биогеохимических методов поисков рудных месторождений (Ковалевский, 1974; Раменская, 1974).

Целью работы является выявление особенностей формирования химического состава ассимилирующих органов наиболее распространенных видов растений в экстремальных условиях локальной зоны воздействия комбината «Североникель» на современном этапе техногенной трансформации экосистем.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи-.

3) Определить современные уровни и видовые особенности содержания важных для питания растений элементов и главных элементов-загрязнителей в ассимилирующих органах наиболее распространенных видов растений локальной зоны;

4) Выявить основные тенденции многолетней динамики уровней элементов в растениях локальной зоны;

5) Провести сравнительный анализ распределения содержания элементов в системе атмосферные осадки - ассимилирующие органы растений;

6) Провести сравнительный анализ распределения содержания элементов в системе почва - ассимилирующие органы растений.

- на основе сопряженного анализа распределения элементов в системах атмосферные осадки - ассимилирующие органы растений и основные горизонты почв - ассимилирующие органы растений дана оценка адекватности отражения растениями уровней содержания элементов в атмосферных осадках и почвах.

Практическое значение. В работе охарактеризованы современные уровни содержания основных элементов питания и главных элементов-загрязнителей в атмосферных осадках, почвах и растениях локальной зоны воздействия комбината «Североникель». Результаты и методы исследования могут быть применимы для комплексного мониторинга окружающей среды с целью определения антропогенной нагрузки и реакции растений на атмосферное и почвенное загрязнение. Полученные данные также могут быть использованы для выработки рекомендаций по оптимизации питания растений самовосстанавливающихся экосистем в локальной зоне воздействия комбината «Североникель».

Автор выражает огромную сердечную признательность своему научному руководителю Г.М. Кашулиной за оказанное внимание, поддержку и за неоценимую помощь в работе. Автор также выражает огромную благодарность всем сотрудникам лаборатории почвоведения Полярно-альпийского ботанического сада-института: д.с-х.н., проф. В.Н. Переверзеву за участие в работе и поддержку, м.н.с. Л.А.Басковой (проведение зольного анализа растений); м.н.с. Н.М. Коробейниковой и Т.Н. Литвиновой (участие в полевых работах, проведение почвенных анализов), лаб.-иссл. Е.В. Кощеевой (участие в полевых работах, подготовка образцов для анализа). Автор также очень благодарен к.б.н. А.А. Похилько за определение видов растений и регулярные консультации. Особую благодарность автор выражает сотрудникам химико-технологической лаборатории и центра мониторинга ОАО «КГИЛЦ».

Заключение Диссертация по теме "Экология", Салтан, Наталья Владимировна

ВЫВОДЫ

1. Уменьшение выбросов загрязняющих веществ комбинатом «Североникель» привело к очевидному снижению концентраций элементов-загрязнителей в летних осадках локальной зоны, в зимних осадках этого не произошло. Концентрации элементов в атмосферных осадках локальной зоны остаются еще достаточно высокими: в сотни - тысячи (для зимних осадков) и десятки-сотни (для летних) раз превышающими фоновые для Ni. Си и Со и до 10 и более раз для S, Zn, Мп, Cd, Са, Mg, К.

2. Почвы локальной зоны к настоящему времени в зависимости от состояния экосистем деградированы в различной степени: с сохранением, частичной или полной утратой своих природных функций по отношению к растениям. В результате длительного кумулятивного накопления концентрации никеля и меди в почвах в сотни - тысячи раз превышают фоновые значения.

3. В экстремальных условиях локальной зоны воздействия комбината «Североникель», растения сохранили многие черты межвидовых различий химического состава своих листьев, притом, что концентрации некоторых важных для питания растений элементов (Са, Mg, К, Мп и S) в листьях растений снижаются, а других (Fe, Si) - повышаются.

4. Концентрации главных металлов-загрязнителей Ni и Си в листьях растений локальной зоны зависят от вида растений и превышают фоновые от 15 (ива) до 60 (сосна, брусника) раз. Содержание серы (основной загрязнитель), цинка и кадмия (второстепенные загрязнители) также в зависимости от вида растений варьирует от существенного дефицита до превышения над фоном в несколько раз.

7. Сравнительный анализ распределения элементов в растениях локальной зоны с уровнями элементов в атмосферных осадках и основных горизонтах почв на площадках показал, что только для никеля и меди существует связь между обследованными средами и растениями. Для остальных элементов такая связь отсутствует. Таким образом, растения продолжают активно регулировать химический состав своих листьев, несмотря на экстремальные условия локальной зоны.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Салтан, Наталья Владимировна, Москва

1. Алексеев В.А., Ярмишко В.Т. Изменение структуры лесных сообществ Мурманской области при атмосферном и почвенном загрязнении // Стабильность и продуктивность лесных экосистем: Тез. Докл. Всесоюз. совещ. Тарту, 1985. - С. 4-5.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. JL: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 142 с.

3. Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. Физиология растений: Учебник. Изд-во: «Academia», 2005. - 640 с.

4. Аржанова B.C., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990.- 194 с.

5. Баккал И.Ю., Горшков В.В. Характеристика травяно-кустарничкового яруса сосновых лесов в условиях атмосферного загрязнения (Кольский полуостров) // Растительные ресурсы. 2003. - Т.39. - Вып. 4. - С. 20-35.

6. Барахтенова Л.А. Воздушные полшотанты и обмен серы у сосны обыкновенной, пороговые концентрации, эффекты защиты // Сибирский экологический журнал. 1995.- Т. II. Вып. 6. - С. 478-494.

7. Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. М.: Научный мир, 2004. - 648 с.

8. Безель B.C., Жуйкова Т.В. Химическое загрязнение среды: вынос химических элементов надземной фитомассой травянистой растительности // Экология. 2007. - № 4. - С. 259267.

9. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. JL, 1975. - 272 с.

10. Биоэкологические аспекты мониторинга лесных экосистем Северо-запада России. Петрозаводск, 2001. — 308 с.

11. Блэк К.А. Растение и почва. М.: Колос, 1973. - 503 с.

12. Брускина И.М., Карабань Р.Т. Накопление серы и металлов в листьях березы и хвое сосны в районе медно-никелевых производств // Лесное хозяйство. 1992. -Вып. 10. - С. 10.

13. Вавилов Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Л.: Наука, 1987.-256 с.

14. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 181 с.

15. Вернадский В.И. Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры. Пг. 1922.-48 с.

16. Веселкин Д.С. Строение и микоризация корней сеянцев ели и пихты при изменении почвенного субстрата // Лесоведение. 2002. - № 3. - С. 12-17.

17. Виноградов А.П. Микроэлементы и задачи науки (Об уровнях содержания микроэлементов в растениях в связи с их систематическим положением) // Агрохимия. -1965,-№8.-С. 20-31.

18. Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова. / Под ред. Б.Н. Норина, В.Т. Ярмишко. JI, 1990. - 196 с.

19. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР / JI.B. Гарибова, Ю. К. Дундин, Т. Ф. Коптяева, В. Р. Филин. М.: Мысль, 1978. - 305 с.

20. Второва В.Н., Маркет Б. Мультиэлементный анализ растений лесных экосистем Восточной Европы // Изв. РАН. Сер. биол. 1995. - № 4. - С. 447-455.

21. Ганичева С.Н., Лукина Н.В., Костина В.А., Никонов В.В. Техногенная дигрессионная и демутационная сукцессии в хвойных лесах Мурманской области // Лесоведение. 2004. -№3.-С. 57-67.

22. Гельфенбуйм И.В., Бояршинов М.Г. Лесные массивы, как фактор дополнительной эмиссии загрязняющих веществ, при оценке атмосферы в зоне промышленных предприятий // Инженерная экология. 2001. -№ 2 . - С.38-50.

23. Геология СССР. Т. XXVII, Мурманская область. 4.1. Геологическое описание. М.: Госгеолтехиздат, 1958. - 714 с.

24. Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Чемерис М.В. Динамика накопления загрязняющих веществ в многолетних ягодных кустарничках // Лесное хозяйство. 1992. - Вып. 10. -С.11.

25. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по опасности их загрязнения тяжелыми металлами // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. -1989. № 9. - С. 38-46.

26. Глазовский Н.Ф., Злобина А.И., Учватов В.П. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеокского бассейна // Региональный экологический мониторинг. М, Наука, 1983. С. 67-86.

27. Голенецкий С.П. Пути формирования микроэлементного состава природных сред. -М.: Гидрометеоиздат, 1983. -6 с.

28. Голенецкий С.П., Жигаловская Т.Н., Голенецкая С.И. Роль атмосферных выпадений в формировании элементного состава почв и растений // Почвоведение. 1981. - № 2. -С. 41-47.

29. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. - 200 с.

30. Гэлстон А., Дэвис П., Сэтгер Р. Жизнь зеленого растения. М.: Мир, 1983. 549 с.

31. Деева Н.М., Мазная Е.А., Ярмишко В.Т. Влияние атмосферного загрязнения на состояние ассимиляционного аппарата растений сосновых лесов Кольского полуострова // Лесное хозяйство. -1992. Вып. 10. - С. 6.

32. Демидчик В.В., Соколик А.И., Юрии В.М. Токсичность избытка меди и толерантность к нему растений // Успехи современной биологии. 2001. - Т. 121. -№ 5. - С. 511-525.

33. Диви Э. Круговорот минеральных веществ. Биосфера. М.: Мир, 1972. - 120 с.

34. Дроздова Т.В. Значение гуминовых кислот в концентрации редких элементов в почве // Почвоведение. 1968. -№ 10. - С. 60-63.

35. Дылис Н.В. Структурно-функциональная организация биогеоценотических систем и ее изучение // Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука, 1974.-С. 14-23.

36. Евдокимова Г.А., Кислых Е.Е., Мозгова Н.П. Биологическая активность почв в условиях аэротехногенного загрязнения на Кольском Севере. Л.: Наука, 1984.- 121 с.

37. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Аккумуляция меди и никеля почвенными грибами // Микробиология.-1991.-Т.60.-Вып. 5.-С. 801-807.

38. Ежегодник Кольской ГМК № 3. г. Мурманск, 2005. - 83 с.

39. Ежегодник Кольской ГМК № 5. г. Мурманск, 2007. - 71 с.

40. Елизарова Т.Н., Казанцев В.А., Магаева J1.A., Петунина В.В. Аномалии содержания и состава легкорастворимых соединений в снежном покрове, вызванные техногенным воздействием // Сиб. экол. журн. -1998. -№ 6. С. 619-623.

41. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. / Справочник в шести книгах. кн. 4. Главные d-элементы. - М: «Экология», 1996. - 409 с.

42. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения. Новосибирск: Наука, 1991. -151 с.

43. Ильин В.Б. Фоновое содержание кадмия в почвах Западной Сибири // Агрохимия. -1991.-№5. -С. 103-108.

44. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. М.: Наука, 1985. — 129 с.

45. Информационный бюллетень о состоянии недр на территории Мурманской области за 2006 год. Апатиты, 2007. Выпуск 11.-89 с.

46. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. -439 с.

47. Кабата-Пендиас А. Фитоиндикация как инстумент для изучения окружающей среды // Сиб. экол. журн. 2001. - № 2. - С. 125-130.

48. Кашулина Г.М. Аэротехногенная трансформация почв Европейского Субарктического региона. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. Часть 1 -158 с., Часть 2 - 234 с.

49. Кашулина Г.М., Баскова Л.А., Лихачев А.Ю. Химический состав растений окрестностей Баренцбурга, Шпицберген // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2007. - С. 254-265.

50. Кашулина Г.М., Похилько А.А. Состояние экосистем в локальной зоне воздействия медно-никелевого комбината «Североникель»: Реакция на снижение выбросов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, в печати

51. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004 . - 342 с.

52. Климашевский Э.Л. Генетический аспект минерального питания растений. М.: Агропромиздат, 1991. -560 с.

53. Ковалевский А.Л. Основные закономерности формирования химического состава растений // Тр. Бурятского института БФ СО АН СССР,- 1969. Вып. 2. - С. 6-28.

54. Ковалевский А.Л. Биогеохимические поиски рудных месторождений. М.: Недра, 1974. -143 с.

55. Ковалевский А.Л. Биогеохимия растений. Новосибирск: Наука, 1991. - 294 с,

56. Копцик С.В., Копцик Г.Н., Меряшкина Л.В. Ординация растительных сообществ лесных биогеоценозов Кольского Севера в условиях атмосферного загрязнения // Экология. -2004. -№3.- С. 190-199.

57. Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Копцик С.В., Щербенко Т.А., Ливанцова С.Ю. Поглощение макроэлементов и тяжелых металлов елью при атмосферном загрязнении на Кольском полуострове // Лесоведение. 2008. - № 2. — С. 3-12.

58. Крамер П., Козловский Т. Физиология древесных растений. М.: Гослесбумиздат, 1983. -628 с.

59. Крючков В.В., Сыроид Н.А. Изменение экосистем Кольского Севера под влиянием антропогенной деятельности // Тезисы докладов VLLI Всесоюзного симпозиума «Биологические проблемы Севера». Апатиты: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1979.-С. 39-42.

60. Кузнецов В. В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М: «Высшая школа», 2006. - 742 с.

61. Лавриченко В.М., Журбицкий З.И. Соотношение элементов питания в растениях как видовое генотипическое явление // Агрохимия. 1976. - № 9. - С. 135-141.

62. Лаврова М.И. Четвертичная геология Кольского полуострова. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960.-233 с.

63. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / Под ред. В.А. Алексеева. Л.: Наука, 1990.- 198 с.

64. Либберт Э. Физиология растений. М.: Мир, 1976. - 580 с.

65. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. В 2ч. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1996. 4.1. - 213 е., 4.2. -192 с.

66. Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги: природные и техногенные аспекты. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998. - 316 с.

67. Лукина Н.В. и др. Техногенные дигрессии и восстановительные сукцессии в северотаежных лесах. М.: Наука, 2005. - 245 с.

68. Лукина Н.В., Черненькова Т.В. Техногенные сукцессии в лесах Кольского полуострова // Экология. 2008. - № 5. - С. 329-337.

69. Лянгузова И.В. Содержание химических элементов в разных фракциях фитомассы сосны // Норин Б.Н., Ярмишко В.Т. (ред.) Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова. Л.: Изд-во БИН АН СССР, 1990. С. 48-54.

70. Мазная Е.А. Влияние промышленных выбросов на состояние и структуру ценопопуляций Vaccinium myrtillus L. и V. idaea L. (Кольский полуостров) // Растительные ресурсы. 2001. -Т. 37.-Вып. З.-С. 1-11.

71. Манаков К.Н. Продуктивность и биологический круговорот в тундровых биогеоценозах. — Л.: Наука, 1972.-148 с.

72. Манаков К.Н. Элементы биологического круговорота на Полярном Севере. Л.: Наука, 1970.- 160 с.

73. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. JL: Наука, 1981. 195 с.

74. Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наук, думка. 1990, - 148 с.

75. Михайлова Т.А., Бережная Н.С., Русакова JI.B., Япькова JI.C. Показатели состояния пигментного комплекса сосны обыкновенной, угнетенной аэропромвыбросами // Сибирский экологический журнал. 2000. - № 6. - С. 693-697.

76. Молчанов А.А., Смирнов В.В. Методика изучения прироста древесных растений. М.: Наука, 1967.- 100 с.

77. Морозова P.M. Минеральный состав растений лесов Карелии. Петрозаводск: Госкомиздат КАССР, 1991. - 99 с.

78. Мотузова Г.В., Павлова О.С. Микроэлементы почвы, удерживаемые окислами и гидроокислами железа и марганца // Тез. докл. 6-го делегат, съезда Всесоюз. о-ва почвоведов (Тбилиси), 1981. Т. 2. - С. 102-103.

79. Научно-прикладной справочник по климату СССР Сер. 3. Многолетние данные. - Ч. 1-6, вып. 2, Мурманская область. - JL: Гидрометеоиздат, 1988. -316 с.

80. Немерюк Г.Е. Миграция солей в атмосферу при транспирации // Физиология растений. -1970.- Т. 18.-Вып. 4.-С. 673-679.

81. Нестерова А.Н. Действие тяжелых металлов на корни растений // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. -1989. -№ 9. С. 72-86.

82. Никонов В.В., Лукина Н.В. Биогеохимические функции лесов на северном пределе распространения. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1994. - 315 с.

83. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера / Н.И. Казимиров, А.Д. Волков, С.С. Зябченко и др.; Под ред. Н.И. Казимирова. Л.: Наука, 1977. - 304 с.

84. Одум Ю. Экология. М: «Мир» в 2-х т., 1986. - Т. 1. - 328 е., Т.2. - 376 с.

85. Переверзев В.Н. Лесные почвы Кольского полуострова. М.: Наука, 2004. - 232 с.

86. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. - 342 с.

87. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино, 1997. - 166с.

88. Полевой В.В. Физиология растений. М.: «Высшая школа», 1989. - 464 с.

89. Поповцева А.А. Методическое руководство по ускоренному анализу золы растений. -Сыктывкар: Изд. Коми филиала АН СССР, 1974. 83 с.

90. Потатуева Ю.А. О биологической роли кремния // Агрохимия. 1968. - № 9. - С. 111—116.

91. Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука, 1974. - 401 с.

92. Раменская М.Л. Микроэлементы в растениях Крайнего Севера. Л.: Наука, 1974. -159 с.

93. Рассел Э. Почвенные условия и рост растений. М.: Иностр. литература, 1955. - 380 с.

94. Рассеянные элементы в бореальных лесах / В.В. Никонов, Н.В. Лукина, B.C. Безель и др.; под. ред. А.С. Исаева. М.: Наука, 2004. - 616 с.

95. Ревич Б.А., Сает Ю.А., Смирнова Р.С. Методические рекомендации для оценки загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве // Экологический вестник России. 1991. - № 9. - С. 12 -23.

96. Смит Х.Уильям. Лес и атмосфера. М.: Прогресс, 1985. - 429 с.

97. Сухарева Т.А., Лукина Н.В. Химический состав и морфометрические характеристики хвои ели сибирской на Кольском полуострове в процессе деградационной сукцессии лесов // Лесоведение. 2004. - № 2. - С. 36-43.

98. Сынзыныс Б.И., Буланова Н.В., Козьмин Г.В. О фито- и генотоксичности алюминия // С.-х. биология. 2002. - № 1. - С. 104 -109.

99. Сыроид Н.А. Способность хвои ели и сосны выживать в условиях аэротехногенного загрязнения / Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского полуострова. -Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. С. 24-29.

100. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1, 4 ПАБСИ за2001 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №736. Кировск, 2002. - 35 с.

101. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1. 4 ПАБСИ за 2002 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №737. Кировск, 2003. - 34 с.

102. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1,4 ПАБСИ за 2003 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №744. Кировск, 2004. - 34 с.

103. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1,4 ПАБСИ за 2004 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №746. Кировск, 2005. - 35 с.

104. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1, 4 ПАБСИ за 2005 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №758. Кировск, 2006. - 36 с.

105. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1,4 ПАБСИ за 2006 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №781. Кировск, 2007. - 34 с.

106. Таблицы метеорологических наблюдений на коллекционных питомниках №1,4 ПАБСИ за 2007 год. Фонд №5. Опись №7. Per. №792. Кировск, 2008. - 34 с.

107. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях.-М.: Наука, 1971.-268 с. '

108. Ткалич С.М. Практическое руководство по биогеохимическому методу поисков рудных месторождений. -М.: Госгеолтехиздат, 1959. 51 с.

109. Тутубалина О., Шипигина Е. Методика компьютерной классификации по нескольким космическим снимкам (на примере картографирования состояния растительного покрова для водосбора озера Имандра) // ArcReview. № 4 (31). 2004. - С. 10-11.

110. Ушакова Г.И. Биогеохимическая миграция элементов и почвообразование в лесах Кольского полуострова. Апатиты, 1997. - 150 с.

111. Ушакова Г.И. Биогеохимические особенности миграции элементов в еловых и сосновых лесах Кольского полуострова // Почвоведение. 1995. - № 6. - С. 759-767.

112. Фатеев А.И., Мирошниченко Н.Н., Самохвалова B.JI. Миграция, транслокация и фитоксичность тяжелых металлов при полиэлементном загрязнении почв // Агрохимия. -2001.-№3.-С. 57-61.

113. Федорова Е.В., Одинцева Г.Я. Биоаккумуляция металлов растительностью в пределах малого аэротехногенно загрязненного водосбора // Экология. 2005. - № 1. - С. 26 -31.

114. Федоров А.А., Пименов М.Г. Хемосистематика, ее проблемы и практическое значение // Растительные ресурсы. 1967. - Т . III. - Вып. 1. С. 3-16.

115. Феоктистов В.М., Харин В.Н., Спектор Е.Н. Экологический мониторинг: метод главных компонент для интерпретации выпадения химических элементов с атмосферными осадками // Инженерная экология. 2006. - № 6. - С. 47 -58.

116. Физиология сосны обыкновенной / Н.Е. Судачкова, Г.И. Гире, С.П. Прокушкин и др.; Под ред. Н.Е. Судачковой. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990- 248 с.

117. Фокин А.Д., Лурье А.А., Пельтцер А.С. Биофильность и ксенобиотоксичность как факторы корневого поступления и распределения элементов по органам растений // Экология. -1996. № 6. - С. 415-419.

118. Харук В.И., Винтербергер К., Цибульский Г.М., Яхимович А.П., Мороз С.Н. Техногенное повреждение притундровых лесов Норильской долины // Экология. -1996. № 6. - С. 424-429.

119. Цинк и кадмий в окружающей среде. М.: Наука, 1992. - 199 с.

120. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. С-Петербург. 1995,-990 с.

121. Черненькова Т.В., Макаров А.В. Рост сосны обыкновенной в окрестностях металлургического комбината «Североникель» // Лесоведение. 1996. - № 5. - С. 72 -76.

122. Черненькова Т.В. Фитоценотические исследования ельников кустарничково-зеленомошных в окрестностях Мончегорского металлургического комбината «Североникель» // Лесоведение. 1995. - № 1. - С. 57 -65.

123. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязенение. -М.:Наука, 2002.-191 с.

124. Чертов О.Г., Лянгузова И.В., Кордюкова Е.В. Подвижность тяжелых металлов в загрязненных гумусово-иллювиальных подзолистых почвах // Почвоведение. 1985. - № 5.-С. 50-56.

125. Шевякова Н.И. Метаболизм серы в растениях. М. Наука, 1979. - 166 с,

126. Шильцова Г.В., Ласточкина В.Г. Влияние полога соснового и березового леса на химический состав осадков в заповеднике «Кивач» // Труды научного Карельского центра РАН. Вып. 10. Петрозаводск, 2006. - С. 180 -184.

127. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, 1974. - 323 с.

128. Яковлев Б.А. Климат Мурманской области. — Мурманск, 1961. 180 с.

129. Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб.: Изд-во НИИ химии СПбГУ, 1997.-210 с.

130. Ярмишко В.Т., Андреева Е. Н., Баккал И.Ю., Горшков В.В., Ставрова Н.И. Влияние промышленного загрязнения на состояние лесов Новгородской области // Растительные ресурсы. 1998. - Т. 34. - Вып. 4. - С. 1 -17.

131. Яценко-Хмелевская М.А., Цибульский В.В., Миляев В.Б. Миграция тяжелых металлов в атмосфере // Экологическая химия. 1994. - № 3. - С. 3 -15.

132. Aamlid D. Pollution in forests. Analyses of precipitation at intensively monitored research plots in Norway in 1992. Rapport of Skogforsk. 1993. -№ 23/93 - P. 1-27 (in Norwegian).

133. Adriano, D.C. Trace elements in the terrestrial environment. Springer Verlag, New York, 1986. -533 p.

134. Alloway B.J. (ed.) Heavy metals in soils. Blackie Academic and Professional, London, 1990.-339 p.

135. AMAP Assessment 2006: Acidifying pollutants, arctic haze, and acidification in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norway, 2006. 112 p.

136. Bobbink R., Heil G.W., Raessen M. B. A. G. 1992. Atmospheric deposition and canopy exchange processes in heathland ecosystems. Environmental Pollution. 1992. - V.75. - P.29-37.

137. Brown, D.H. and Brumelis, G. A biomonitoring method using the cellular distribution of metals in moss // The Science of the Total Environment, 1996. V. 187. - P. 153 -161.

138. Caritat P. de, Ayras M., Nislcavaara PI., Chekushin V.A., Bogatyrev I., Reimann C. Snow composition in eight catchments in the central Barents Euro-Arctic Region // Atmospheric Environment. 1998. - V.32. - № 14/15. - P. 2609-2626.

139. Dalenberg J.W. and W. van Driel. Contribution of atmospheric deposition to heavy metal concentrations in field crops // Netherlands J. of Agric. Science. 1990. - V. 38. - P. 367-369.

140. Epstein E. The essential role of calcium in selective cation transport by plant cells // Plant Physiol. -1961. -V. 36. -№ 4. P. 437-444.

141. Galloway J.N. Acid deposition: perspectives in time and space // Water, Air and Soil Pollution. -1995.-V.85. -P. 15-24.

142. Genetic and molecular biology of plant nutrition, Fifth International Symposium, Davis, USA,1994.-17 p.

143. Gjengedal E., Steinnes E. Uptake of metal ions in moss from artificial precipitation II Environmental monitoring and assessment. 1990. - № 14. - P. 77-78.

144. Hutchinson T.C., Whitby L.M. Heavy metal pollution in the Sudbery mining and smelting region of Canada. 1. Soil and vegetation contamination by nickel, coppcr and other metals//J. Environ. Concerv. -1974. V.l. - P. 123-130.

145. Integrated monitoring programme in Finland. Helsinki, 1993. 114 p.

146. Jaffe D., Cerundolo В., Rickcrs J., Stolzberg R., Baklanov A. Deposition of sulfate and heavy metals on the Kola Peninsula // The Science of the Total Environment. 1995. - № 160/161. - P. 127-134.

147. Kashulina, G., Riiisanen, M.-L., Reimann, C., Caritat, P. de and Bogatyrev, I. Acidity status and mobility of Al in podzols near SO2 emission sources on the Kola Peninsula, NW Russia // Applied Geochemistry. 1998. - V. 13. - P. 391-402.

148. Kashulina, G. Reimann, C. and D. Banks. Sulphur in the Arctic environment (3). Environmental impact//Environmental Pollution.-2003. -V. 124/1.- P. 151-171.

149. Kashulina, G., Tomilina, O. & Bogatyrev, I. Complete soil profile sites study technical report from regional stage of Barents Ecogeochemistry project. Geological Survey of Finland. Report No S/41/000/2/2004. - Espoo, 2004. - 92 p.

150. Kohian L.V. Cellular mechanisms of aluminum toxicity and resistance in plants // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant. Mol. Diol. 1995. - № 46. - P. 237-280.

151. Little P. A study of heavy contamination of leaf surfaces // Environmental pollution. 1973. - № 5. -P.159-172.

152. Lobersle E. M., Steiness E. Metal uptake in plants from a birch forest area near a copper smelter in Norway // Water, Air and Soil Pollution. 1988. - V.37. - P. 25-39.

153. Ma J. F. Role of organic acids in detoxification of aluminum in higher plants // Plants Cell Physiol. 2002. - V. 41. - № 4. - P. 383-439.

154. Macnair M.R. The genetic control of copper tolerance in the yellow monkey flower Mimulus guttatus // Heredity. 1983. - V. 50. - P. 283-293.

155. Manninen, S. and Huttunen, S. 1997. Critical level of S02 for subarctic Scots pine forests // Environmental pollution in the Arctic. Extended abstracts of the AMAP International Symposium. Tromso, Norway June 1-5, 1997. P. 173-174.

156. Markert B. (ed). Plants as biomonitors. Weinheim: VCH Publ., 1993. 640p.

157. McGrath S.P. Behaviour of trace elements in terrestrial ecosystems / Contaminated soils. -INRA, Paris. 1997. - P. 35-54.

158. Olszyk D.M., Bytnerowicz A., Fox C.A., Kats G., Dawson P.J., Wolf J. Injury and physiological responses of Larrea tridentate (DC.) coville exposed in situ to sulfur dioxide // Environ. Pollut. -1987.-V.48.-P. 197-211.

159. Raitio, H., Tuovinen, J.-P. & Anttila, P. Relation between sulphur concentrations in the Scots Pine needles and the air in the Northernmost Europe // Water, Air and Soil Pollution. -1995. -V.85.-P.1361-1366.

160. Reimann, C., Halleraker, J.H., Kashulina, G., Bogatyrev, I. Comparison of plant and precipitation " chemistry in catchments with different levels of pollution on the Kola Peninsula, Russia // The

161. Science of the Total Environment. 1999. - V. 243/244. - P.169-191.

162. Reimann, C., Koller, F., Kashulina, G., Niskavaara, H. and Englmaier, P. Influence of extreme pollution on the inorganic chemical composition of some plants // Environmental Pollution. -2001a. V.l 15. -P.239-252.

163. Root R. A., Miller R.J., Koppec D.E. Uptake of cadmium its toxicity, and effect on the iron ratio in hydroponically grown com // Journal of the Environmental quality. - 1975. - № 4. - P. 473476.

164. Ross H. 1990. On the use of mosses for estimating atmospheric trace metal deposition // Water, Air and Soil Pollution. 1990. - V. 50. - P. 63-76.

165. Ruhling A., Rasmussen L., Pilegaard K., Makinen A., Steiness E. Survey of atmospheric heavy metal deposition in the Nordic countries in 1985 monitored by moss analysis. Nord, 1987. -Vol. 21.-70 p.

166. Ruhling A., Steiness E. (eds). Atmospheric Heavy Metal Deposition in Europe 1995-1996. Nord, 1998.-Vol. 15.-66 p.

167. Salim R., Isa M., Il-Subu M.M., Sayrafi S.A. Effects of Irrigation with Lead and Cadmium' L-on the Crowth and on the Metal Uptake of Couliflower, Spinach and Parsley // J. Environ. Sci. and Health. A. 1995. - Y.30. - № 4. - P. 831 -849.

168. Schat PI., Ten Bookum W.M. Genetic control of copper tolerance in Silene vulgaris // Heredity. -1992.-V. 68. P. 219-229.

169. Temminghoff E.J.M., Van Der Zee S.E.A.T.M., De Haan F.A.M. Speciation and calcium competition effect on cadmium sorption by sandy soils at varius pH levels // Eur. J. of Soil Sci. -1995.-№46.-P. 649-655.

170. Tikkanen, E. & Niemela, I. Kola Peninsula pollutants and forest ecosystems in Lapland. Finland's Ministry of Agriculture and Forestry, The Finnish Forest Research Institute. Gummerus Kiijapaino Oy Jyvaskyla, 1995. 82 p.

171. Titov A.F., Talanova V.V., BoevaN.P. Crowth Responses of Barley and Wheat Seedling to Leas and Cadmium//Biologiaplantamm. 1996. - V.38 (3).-P. 431-436.

172. Tyler G. Heavy metals pollute nature may reduce productivity // Ambio. 1972. -V.l. - № 5. -P. 52-59.

173. Wippermann F. K. Was ergeben die Abschatzingen des Ferntransports von Luftverunreiningungen // Hohe Schornsteine als Element der Luftreinhaltepolitik in Nordrhein-Westfalen/ Ergebnis eines Colloquiums 11.12. 1980. Dusseldorf, 1981. S. 25-38.

174. Wong P.T.S., Chan Y.K., Patel D. Physiological and biochemical responses of several fresh water algae to a mixture of Metals // Chemosphere. 1982. -V.l 1. - № 4. - P. 636-664.

175. Wright R.F. and Doveland H. Regional survey of the chemistry of the snowpack in Norway, late winter 1973,1974,1975 and 1976 // Atmospheric Environment. 1978. -№ 12. -P. 1755-1768.

176. StPetersburg. Apatity: Kola Science Centre, 1993. P. 252-258.

Информация о работе

Салтан, Наталья Владимировна
кандидата биологических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Особенности химического состава растений локальной зоны воздействия комбината "Североникель" - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы