Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской

Есякова, Ольга Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской"

004613152

Есякова Ольга Александровна

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ . КРАСНОЯРСКА ПО ИЗМЕНЧИВОСТИ ПАРАМЕТРОВ И СОСТАВУ ХВОИ ЕЛИ СИБИРСКОЙ

03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 8 НОЯ 2010

Красноярск - 2010

004613152

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет» на кафедре «Промышленная экология, процессы и аппараты химических производств», г. Красноярск.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Степень Роберт Александрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Мучкина Елена Яковлевна кандидат биологических наук, доцент Пахарькова Нина Викторовна

Ведущая организация - Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Защита состоится 3 декабря 2010 г. в 9 00 часов на заседании Диссертационного совета Д 220.037.04 при ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049 г. Красноярск, проспект Мира, 90, телефон (факс) 8 (391)227-86-52

Отзывы (в двух экземплярах) с заверенными подписями просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 660049 г.Красноярск, проспект Мира, 90.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан «J_» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук

Демиденко Г. А.

Актуальность работы. Негативным следствием развития производства является непрерывное увеличение переработки природных ресурсов и связанное с этим наращивание выбросов. Для поддержания их уровня в безопасных для человека пределах необходим контроль за содержанием вредных веществ в окружающей среде. Существующие нормативы ограничивают содержание превалирующих в данном регионе 5 соединений, что выражается индексом загрязнения атмосферы (ИЗА5). В реальных же условиях на население и растительность городов воздействует огромное число компонентов.

Объективная информация о воздействии загрязнения атмосферы может быть получена биоиндикационными методами, посредством которых фиксируется влияние всей суммы аэрогенных веществ. Надежные данные отмечаются при изучении изменения биометрических показателей и состава листовой поверхности растений.

В качестве объекта исследования для оценки состояния воздушной среды г. Красноярска взята ель сибирская (Picea obovata Ledeb.). Ее важными достоинствами служат повсеместная распространенность на территории города и высокая чувствительность к поллютантам.

Исследования выполнялись при поддержке Красноярского краевого фонда науки (грант 18G122).

Цель - исследование состояния хвои ели в зависимости от интенсивности аэрогенного загрязнения отдельных зон г. Красноярска.

Основные задачи:

- изучение влияния антропогенного загрязнения воздуха на размеры и массу;

- исследование изменчивости содержания и состава пигментов, эфирного масла и фенолов в хвое в зависимости от загрязненности атмосферы;

- оценка антропогенной нагрузки на воздушную среду по содержанию тяжелых металлов и влажности хвои;

установление зависимости между возрастным потенциалом еловых насаждений и загрязнением атмосферы города.

Научная новизна. Впервые систематически исследовано влияние воздействия антропогенной эмиссии на состояние ели сибирской в разных районах г. Красноярска. Найдено, что как морфометрические показатели и влажность, так и продукты первичного и вторичного обмена хвои существенно изменяются под влиянием многолетней антропогенной нагрузки. Впервые установлено, что отношение содержания легкой и тяжелой фракций эфирного масла хвои в целом или хвои отдельных лет жизни количественно характеризует соответствие растений одному из 4-х типов, обусловленных экологическим прессингом.

Защищаемые положения:

- ель сибирская служит объективным индикатором воздействия эмиссии на развитие растений. Загрязненность воздушной среды негативно сказывается на размерах, массе и содержании первичных и втооичных

продуктов метаболизма ее хвои;

- значимыми биоиндикационными показателями состояния являются пигменты, летучие терпеноидные и фенольные соединения хвои. Компонентный состав ее эфирного масла служит объективным индикатором отнесения деревьев к одному из 4 типов еловых насаждений, находящихся в зоне загрязнения;

- возрастной потенциал еловых насаждений в зависимости от интенсивности загрязнения снижается от 100-120 лет в Академгородке (слабое) и 60-70 лет в Центральном парке (среднее) до 25-30 лет в районе ТЭЦ-1, химкомбината «Енисей» (сильное).

Практическая значимость работы. Изучено состояние насаждений ели в разных районах города. Полученные результаты позволили выделить участки с малым, средним и сильным загрязнением, оценить возрастной потенциал ее насаждений. Данные исследований представляют интерес для понимания адаптационных процессов, происходящих в растениях и целесообразности использования ели сибирской для озеленения городов.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации опубликованы в 20 статьях, в том числе в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ - 4. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях: всероссийских - «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (Красноярск, 2006, 2007, 2009, 2010 гг.), «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2007 г.), «Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения» (Санкт-Петербург, 2008 г.); с международным участием -школа-конференция студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2007 г.), «Дальневосточная весна-2008» (Комсомольск-на-Амуре, 2008 г.); межрегиональных - «Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг» (Красноярск, 2008 г.), «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы» (Красноярск, 2007, 2008, 2009, 2010 гг.) В 2009 г. получен патент на полезную модель № 2009124953/22 (034525) «Прибор для измерения объема хвои».

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка, 2 приложений. Она иллюстрирована 27 таблицами, 20 рисунками. Список литературы включает 201 источник, в том числе 36 иностранных авторов.

Личный вклад автора. Лично автором осуществлены сбор, обобщение и обработка литературных сведений по теме, проведены эксперименты, осуществлены анализ и интерпретация полученных результатов, оформлена диссертация.

Благодарности. Автор выражает благодарность д.б.н., профессору Степеню P.A., к.т.н., доценту Кокорину А.Н., к.б.н., доценту Герасимовой Л.А. за всестороннюю помощь и методические рекомендации.

Глава 1

Введение и аналитический обзор литературы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы.

В аналитическом обзоре систематизированы сведения по антропогенному загрязнению окружающей среды и его влиянии на растительность и здоровье населения [Лихачев, 1997; Ревич, 2001]. Рассмотрены и проанализированы используемые при решении данного вопроса методы (инструментальный, расчетный и экспертный). Существенными преимуществами биоиндикационных методов являются неспецифичность изменения ассимиляционного аппарата на разные по природе загрязнители, доступность и простота выполнения анализа. Эффективность использования листового аппарата хвойных деревьев для оценки загрязнения атмосферы городов показана многими авторами [Тужилкина, 1998; Фуксман, 2001; Сотникова, 2001; Неверова, 2002; Авдеева, 2007].

Глава 2

Объекты и методы исследования

Объектом исследований, проводимых в течение 2006-2009 гг., служили участки насаждений ели сибирской (Picea obovata Ledeb.), прежде всего ее хвоя. Отбор проб осуществлялся ежеквартально с середины кроны молодняка (20-30 лет), произрастающего на 82-х селитебных, промышленных и лесных участках. Исследование насаждений старших возрастов проводили лишь в одиночных случаях. Детальнее анализировали состояние деревьев на 14 участках, краткое описание которых приведено на с. 6 автореферата, из которых реперными служили участки №№ 2, 7, 11 и 13 с наиболее четким отнесением к выделяемым зонам. Объем выборки на участках составлял около 10 деревьев. При подготовке пробы хвою ощипывали и фракционировали по годам жизни. Анализы проводили по общепринятым стандартным методикам: биометрические - с помощью измерительных приборов; массы, влажности и зольности хвои - гравитометрическим способом, оценку пигментов - спектрофотометрически; элементный состав -рентгено-флуоресцентным путем.

Эфирное масло выделяли гидродистилляционным методом в аппарате Клевенджера. Его выход находили волюмометрически с учетом растворения терпеноидов в кубовом остатке и флорентинной воде. Компонентный состав эфирных масел анализировали методом ГЖХ с использованием набивной колонки с неподвижной фазой SE-30 (5 %) и с плазменно-ионизационным детектором, идентификацию компонентов - по метчикам и ХМС способом. Содержание фенольных соединений определяли перманганатометрически.

Математическая обработка результатов анализа выполнялась с помощью непараметрических методов анализов в среде SPSS 13.

Глава 3 Результаты исследований

Влияние аэрогенного загрязнения Красноярска на развитие растений

преимущественно исследовано биоиндикационными методами. Наряду с визуальным обследованием ели городских и лесных насаждений анализировали биометрические отклонения и изменение компонентного состава хвои ели, произрастающей на разных по аэрогенному загрязнению участках. При проведении исследований изучали содержание и состав ее пигментов, эфирного масла, фенольных и минеральных веществ, влажности. Данные биоиндикационного анализа сравнивали с результатами оценки загрязнения атмосферы физико-химическими и цитологическими методами.

Изменение морфометрических показателей и массы хвои ели при аэрогенном загрязнении

Спецификой городских посадок являлось, как правило, снижение длины и толщины хвои ели городских участков по сравнению с контролем. Ее ширина нередко была не меньше фоновой. Масса хвои всех лет жизни городских посадок в большинстве случаев также меньше, чем в контрольных древостоях. Представляется, что положительный эффект, обусловленный повышением в городе температуры и содержания С02, не компенсирует превышения в атмосфере загрязнителей, замедляющих рост и снижения интенсивности солнечной радиации. В меньшей мере такая зависимость отмечается для ширины хвои.

С целью повышения эффективности оценки аэрогенного загрязнения представляется целесообразным помимо непосредственных размеров хвои пользоваться «интегральными» показателями - ее поверхностью и объемом. Такое сглаживание варьирования размеров позволяет объективнее оценивать положение с эмиссией поллютантов разных по загазованности районов, чем при сопоставлении длины, ширины и толщины. Данный прием использован при оценке загрязнения воздушной среды на 14-ти основных, сделанных преимущественно по сведениям государственных докладов о состоянии окружающей среды в Красноярском крае, участках: в Ленинском районе -№ 1 (3)* - ДК «Машиностроитель», № 2 (4) - ТЭЦ-1, № 3 (4) - химкомбинат «Енисей»; в Советском районе - № 4 (4) - КрАМЗ, № 5 (3) - парк «Гвардейский», № 6 (3) - краевая больница № 1; в Центральном районе - № 7 (2) - Центральный парк; в Железнодорожном районе - № 8 (2) -ул. Республики; в Свердловском районе - № 9 (4) - Политехнический техникум, № 10 (3) - администрация Свердловского района; в Октябрьском районе - № 11 (2) - Академгородок; в Емельяновском районе -№12(1)-дер. Слизнево; в Козульском районе - № 13 (1) - ст. Кемчуг; в Уярском районе -№14(1) - дер. Иннокентьевка.

Найдено, что значения биометрических показателей увеличиваются в процессе онтогенеза: размеры хвои 1-го года меньше на 15-20 % и 20-30 % соответственно хвои 2-го и 3-го годов жизни. Эти изменения совпадают с повышением загазованности атмосферы, что логично объясняется сложностью развития метаболизма в ассимиляционном аппарате 1-го года жизни. Объективнее такая зависимость прослеживается при сравнении поверхности и объема хвои.

* - категория загрязнения участков.

Сопоставление расчетных данных с категорией участков дают возможность указать пределы соответствия им поверхности и объема хвои исследованных насаждений (табл. 1).

Таблица 1 - Соответствие между категорией загрязнения участков ели с морфометрическими показателями ее хвои __

Категория загрязнения Поверхность хвои, мм2 Объем хвои, мм3

пределы участки пределы участки

Сильное 4 9.0-11.0 2,3,4,9 5.5-7.5 2,3,4,9

Среднее 3 11.0-13.5 1,5,6,10 7.5-10.0 1,5,6,10

Слабое 2 13.5-17.0 7,8,11 10.0-13.5 7,8,11

Фоновое 1 17.0-19.5 12,13,14 13.5-15.0 12,13,14

Результаты морфометрических измерений хвои других участков и проведенные расчеты свидетельствуют, что найденные значения ее поверхности и объема находятся в найденных пределах.

Данные таблицы 1 показывают, что весьма незначительное расхождение между расчетным и официальным отнесениями категорий произрастания отмечается лишь в одном случае. Оно наблюдается при анализе хвои деревьев ели участка № 9, расположенном на обочине ул. Матросова - одной из наиболее загруженных автомобильных магистралей правобережья. Судя по результатам исследования, тяжелую аэрогенную нагрузку испытывают и насаждения на участке № 4, обусловленную выбросами больших объемов вредных веществ, включая фтористые соединения, бенз(а)пирен и диоксины КрАЗа и КрАМЗа.

Биометрические измерения хвои 60-80-летних деревьев слабо (Академгородок)- и среднезагрязненных (Центральный парк) районов указывают, что их показатели выходят за найденные пределы. Поверхность и объем хвои в первом случае характеризовались значениями 12,2 мм" и 9,1 мм3, во втором - 10,8 мм2 и 7,3 мм3.

В случае городских посадок биомасса хвои на 2030 % легче по сравнению с хвод хвоей фоновых участков к 1-го гада (рис- !)• Спецификой ее и 2-го года онтогенетического развития и з-го года является снижение темпов накопления биомассы. Адекватность уменьшения массы нарастанию напряженности аэрогенного воздействия на участке подтверждает положение, что важной причиной

4.5

£3,5 Ё 3

11.5 <§ 1 -

0.5 -С ■

ст.

? К'

М \/

Ь,

пЬ

I £

Ке^У'

[»пар11

Рисунок 1 - Влияние аэрогенного загрязнения на биомассу хвои ели ухудшения биосинтеза в организме является накопление в нем чужеродных компонентов-загрязнителей.

Изменчивость структуры и содержания пигментов хвои Важным информативным параметром, характеризующим состояние растений, являются содержание и состав пигментов хвои [Павлов, 2006]. Фотосинтетический аппарат ели реагирует на загрязнение воздушной среды снижением содержания зеленых и желтых пигментов (табл. 2).

Таблица 2 - Влияние аэрогенной нагрузки на содержание пигментов (мкг/г массы в сухом состоянии) и их соотношение в хвое ели сибирской_

Пигменты Возраст хвои,год Фоновый участок (1) Среднезагрязненный участок(3) Сильнозагрязненный участок (4)

Значение % Значение % Значение %

Хлорофилл а 1-ый 1165 ±19 100 1073± 13 100 987 ± 15 100

2-ой 912 ±15 78 801 ± 16 75 654 ± 11 66

3-ий 795 ± 18 68 672 ± 12 63 503 ± 14 51

среднее 957± 17 100 849 ± 14 89 715 ± 13 75

Хлорофилл Ь 1-ый 560 ± 13 100 519± 14 100 412 ± 10 100

2-ой 392 ± 11 70 324 ± 12 64 235 ±8 57

3-ий 243 ± 15 43 247 ±8 49 157 ±9 31

среднее 398 ± 13 100 363 ± 11 90 268 ±9 65

а/Ь 1-ый 2.1 2.1 2.4

2-ой 2.3 2.5 2.8

3-ий 2.3 2.7 3.2

Кароти-ноиды 1-ый 296 ± 12 100 273 ±13 100 263 ± 10 100

2-ой 352 ±9 119 310 ± 8 114 295 ±8 112

3-ий 414± II 140 384 ±9 141 358 ± 11 136

среднее 354 ±11 120 322 ±10 118 305 ± 10 116

(а+Ь)/ каротино-иды 1-ый 5.8 5.8 5.3

2-ой 3.7 3.6 3.0

3-ий 2.5 2.4 2.2

Характер изменения нарастает с увеличением интенсивности эмиссии. Если при среднем уровне загрязнения потери хлорофилла а оцениваются в 3 %, то при высоком - в 10 %. Значительны изменения также хлорофилла Ь и каротиноидов. Такое развитие процесса, по-видимому, обусловлено тем, что примеси воздуха усиливают деструкцию как порфириновых систем хлорофиллов, так и конъюгированных связей хромофоров каротиноидов. Результаты свидетельствуют о большей устойчивости к загрязнению хлорофилла а. Потери хлорофилла Ь были на 10-15 % отн. выше хлорофилла а. Повышенная устойчивость последнего, вероятно, объясняется большей стабильностью метильной (в положении 3 второго пиррольного кольца) группы по сравнению с формильной. Это оправдано и с энергетических позиций, так как энергия первой из них на 61 кДж/моль больше второй.

Значения показателей пигментной системы хвои сравниваемых участков указывает на реальность количественной оценки дифференциации состояния деревьев в зависимости от интенсивности аэрогенного воздействия. При этом целесообразнее оперировать не содержанием хлорофиллов и каротиноидов, а их отношением, поскольку эти величины как для хлорофиллов а и Ь, так и для суммы хлорофиллов к каротиноидам, отчетливее характеризуют зависимость состояния растений от интенсивности загрязнения атмосферы. Первое из них возрастает, а второе - убывает по мере усиления нагрузки. Такая же закономерность отмечается по годам жизни хвои. Статистическая

обработка результатов анализа подтверждает заключение об одинаковом характере изменения вклада зеленых и желтых пигментов в хвое при старении и загрязнении среды.

Обработка полученных данных позволяет по соотношению пигментов в хвое количественно оценить влияние аэрогенного загрязнения на произрастание ели на участках (табл. 3).

Таблица 3 - Влияние аэрогенного загрязнения на структуру пигментов

Категория загрязнения Соотношение хлорофиллов аяЪ Соотношение суммы хлорофиллов к каротиноидам

Пределы Участки Пределы Участки

Сильное (4) выше 2.4 2,3,4,9 ниже 5.3 2,3,4,9

Среднее (3) 2.2-2.4 1,5,6,10 5.3-5.5 1,5,6,10

Слабое (2) 2.1-2.2 7,8,11 5.5-5.8 7,8,11

Фоновое (1) ниже 2.1 12,13,14 выше 5.8 12,13,14

Сопоставление данных таблиц 1 и 3 указывает на совпадение зависимости развития растений от характера загрязнения участков, найденной двумя биоиндикационными методами.

Изменчивость вторичных метаболитов при загрязнении атмосферы Вторичные метаболиты часто используются для оценки состояния растений в связи с большей временной устойчивостью [Маслаков, 1994; Оегоп, 2000; Сотникова, 2002; ]ийхегЛкпе, 2007]. Их содержание и состав более информативны при характеристике воздействия поллютантов на растительный организм, чем продукты основного обмена. Успешно используются для этой цели терпеноидные и фенольные соединения.

Поллютанты, изменяя активность метаболизма растений, вносят коррективы в содержание, состав и динамику накопления терпеноидных соединений хвои (эфирные масла). При слабой антропогенной нагрузке содержание эфирного масла в хвое ели убывает на 5-7 % отн., средней -возрастает на 10-15 %, а при дальнейшем усилении снижается на 30 % и больше. Предполагается, что увеличение его вклада обусловлено интенсификацией их биосинтеза как ответной реакции растительного организма на неблагоприятное воздействие среды. Возможно также, что обогащение ими хвои связано с воздействием некоторых процессов, идущих с образованием терпеноидов, под влиянием адсорбируемых организмом техногенных загрязнителей.

При близком характере сезонной динамики содержание эфирного масла в хвое ели городских и лесных насаждений в разное время года заметно отличается (рис. 2). В зимний и весенний периоды его больше в хвое естественных фитоценозов. В лесу при замедленном биосинтезе терпеноиды лучше сохраняются при отсутствии в воздушной среде реакционноспособных веществ. В городских условиях из-за взаимодействия с загрязнителями их вклад заметно убывает. В теплое время (июль-октябрь),

по-видимому, в связи с ускорением биосинтеза и, в частности, образованием терпено-идов в хвое деревьев благодаря повышению температуры и содержания СО2 в воздухе в городских посадках их содержание выше, чем в естественных фитоценозах.

Несмотря на значительные различия в условиях произрастания лесных и городских насаждений ели компонент-эфирного масла в хвое ели, взятой с участков ный состав эфирного масла с разной аэрогенной нагрузкой хвои отличается несуществен-

ным образом, хотя в последнем случае и появляются дополнительные соединения, несвойственные для эфирного масла ели лесных насаждений. Вместе с тем, концентрация многих компонентов в сравниваемых образцах заметно отличается. При переходе от незагрязненного к загрязненному участку в эфирном масле хвои убывает содержание а-пинена, лимонена, [З-фелландрена и особенно камфена и, напротив, возрастает доля кислородсодержащих соединений, прежде всего, борнилацетата. Отмечаемые изменения, по всей вероятности, связаны с химическими превращениями, происходящими внутри организма под воздействием загрязнения атмосферы, прежде всего оксидами серы и азота. Из воздуха они проникают в растения, создавая внутри них кислую среду. Известно, что в таких условиях камфен реагирует с органическими кислотами (муравьиной, уксусной и др.) с образованием эфиров борнеола. Это может служить объяснением уменьшения содержания камфена и повышения концентрации борнилацетата при атропогенном загрязнении воздушной среды. Наличием кислой среды можно объяснить и уменьшение в эфирном масле а-пинена и моноциклических терпенов (лимонена и /? -фелландрена).

Качественный состав эфирного масла хвои всех лет жизни практически одинаков, количественный - заметно изменяется в зависимости от содержания примесей атмосферы насаждений. Логично предполагать, что если в их отсутствии окислительные процессы компонентов в хвое происходят медленно и результаты проявляются через длительный промежуток времени, то при повышенном загрязнении превращения ускоряются и изменения наблюдаются быстрее. Такое представление подтверждается при сравнении результатов хроматографического анализа эфирного масла в целом хвои сильнозагрязненных (химкомбинат «Енисей») и контрольных (ст. Кемчуг) участков (табл. 4).

Полученные данные указывают на возможность количественной оценки состояния растений на участке по отношению легкой (монотерпеновой) и тяжелой (суммарно кислородсодержащей и сесквитерпеноидной) фракций

Месяц

Рисунок 2 - Сезонная динамика содержания

эфирного масла хвои ели. Предлагаемый метод оценки экологической нагрузки однозначно определяет характер неблагополучия растений и позволяет обоснованно проводить дифференциацию территории по указанному признаку. Более убедительное разделение получается при сопоставлении фракции монотерпеных углеводородов к сумме кислородсодержащих и сесквитерпеноидных компонентов хвои не в целом, а раздельно по соответствующим годам ее жизни.

Таблица 4 - Влияние антропогенного загрязнения среды на компонентный состав эфирного масла хвои ели, % от суммы__

Основные компоненты Лесной массив Городской участок

х± т СТх х±ш

Трициклен 1.4 ±0.3 0.88 62.9 0.8 ±0.1 0.29 36.3

а-Пинен 13.4 ±1.6 3.86 28.8 8.6 ± 1.7 4.53 52.6

Камфен 16.4 ±0.9 1.91 11.4 10.8 ± 1.3 3.71 34.4

/Шинен 6.2 ±0.9 2.46 39.7 5.9 ±0.8 2.24 38.0

З-Карен 9.8 ±0.9 2.48 25.3 8.8 ± 1.0 2.53 28.8

Лимонен +/3-фелландрен 13.3 ±0.2 5.38 40.5 9.7 ± 1.7 2.92 30.1

Терпинолен 1.6 ±0.2 0.41 25.6 1.0± 0.1 0.37 37.1

Всего монотерпенов 61.9 45.6

Камфора 3.1 ±0.5 1.28 41.3 2.1 ±0.4 1.01 48.1

Изоборнеол 2.7 ±0.2 0.57 21.1 6.4 ±0.9 2.42 37.8

Борнил ацетат 25.8 ±0.2 5.30 20.5 40.3 ±0.6 6.87 17.0

Кариофиллен 1.6 ±0.3 0.78 48.8 2.6 ±0.3 0.77 29.9

Другие 4.9 ±0.9 3.2 ±0.7

Всего кислородсодержащих и сесквитерпеноидных соединений 38.1 54.4

Соотношение легкой и тяжелой фракций 1.65 0.84

Проведенные исследования свидетельствуют, что по отношению легкой и тяжелой фракций эфирного масла хвои ели на исследуемых участках насаждения можно достаточно строго разделить на 4 типа. В качестве примера в таблице 5 приведены результаты хроматографического анализа эфирного масла хвои разных лет жизни ели из насаждений на территории с фоновой, мало-, средне- и сильнозагрязненной атмосферой.

При обработке данных по компонентному составу также были проранжированы отношения легких и тяжелых фракций эфирного масла хвои по годам их жизни на участках с различным уровнем загрязнения. Полученные показатели дают возможность количественно разграничить исследуемые городские и лесные насаждения ели по категориям негативного воздействия и отметить их особенности. Такая градация состояния насаждений возможна как по их соотношению в эфирном масле в целом, так и хвои отдельных лет жизни. В первом варианте (в эфирном масле хвои в

целом) для лесных территорий соотношение легкой и тяжелой фракции превышает 1.50. По мере усиления загрязнения воздушной среды значения показателей снижаются для участков со слабым негативным воздействием -до 1.10, средним - до 0.90 и сильным - 0.70. При старении деревьев значение этих коэффициентов также изменяется. При анализе масла хвои ели 60-70 и 100-110-летнего возраста, отобранной в массиве около Академгородка, отношение монотерпеновой к сумме кислородсодержащей и сесквитерпеноидной фракций равно 1.18 и 1.06.

Таблица 5 - Дифференциация насаждений ели в зависимости от интенсивности загрязнения среды по соотношению фракций эфирного масла хвои

Возраст хвои, лет Фракции, % Отношение Фракции, % Отношение

легкая тяжелая фракций ранжиро вание по годам легкая тяжелая фракций ранжиро вание по годам

Незагрязненные, ст. Кемчуг (1) Среднезагрязненные, Центральный парк (3)

1 58,5 41,5 1,41 0,75 49 51 0,96 0,91

2 63,5 36,5 1,74 0,93 51,3 48,7 1,05 1,00

3 65,1 34,9 1,87 1,00 44,4 55,6 0,80 0,76

Среднее 62,4 37,6 1,66 48,2 51,8 0,93

Малозагрязненные, Академгородок (2) Сильнозагрязненные, химкомбинат «Енисей» (4)

1 51,4 48,6 1,06 0,78 50,4 49,6 1,02 1,00

2 58,3 41,7 1,40 1,00 44,5 55,5 0,80 0,75

3 56,2 43,8 1,28 0,91 40,1 59,9 0,67 0,66

Среднее 55,3 44,7 1,24 45,0 55,0 0,82

Специфичность развития хвои ели различных по загрязненности атмосферы участков, разделение их по типам проявляется в смещении максимума соотношения фракций эфирного масла хвои разных лет жизни. К первому типу относятся фитоценозы с его максимальным значением в эфирном масле хвои 3-го года. Накопление монотерпенов происходит в течение всего ее существования с минимумом образования в текущем году. Во втором - максимум значения обнаруживается в хвое 2-го года. При этом разница их содержания в эфирном масле хвои 2- и 3-го годов существенно меньше, чем хвои 2- и 1-го годов. Представляется, что основной причиной происходящих изменений является инициирование примесями воздуха окислительных и поликонденсационных процессов.

Усиление загрязнения воздуха и ускорение оксидации терпеноидных соединений сдвигает максимум накопления монотерпеновых углеводородов к текущему периоду. В третьем типе фитоценозов наибольшее значение показателя свойственно для масла хвои 2-го года со смещением к такому показателю в масле хвои 1-го года. Дальнейшее развитие процессов обуславливает смещение максимальной величины показателя к эфирному маслу хвои 1-го года жизни (4-ый тип насаждений). Ранжирование значения

11.5

Я>.5

соотношений легкой и тяжелой фракций делает приводимое распределение участков по типам насаждений объективнее.

Усиление техногенной нагрузки до определенного предела ведет к увеличению содержания фенолов в хвое ели сибирской (рис. 3). Оно

обусловлено не только высвобождением уже имеющихся фенольных соединений, но и стимулированием их метаболизма. Можно предполагать, что в условиях загрязнения повышается активность функциональных приспособительных реакций растения, выражающихся в усилении синтеза в хвое фенолов. Возможно также, что вызываемые нарушения проницаемости мембран ведут к вну-

г*

Хвоя

Ноднолетняя

Ш двухлетняя р трехлетняя

Рисунок 3 - Содержание фенолов в хвое ели сибирской 3-х лет жизни участков с разным уровнем загрязнения атмосферы, % от абс. сух. массы

триклеточным превращениям, в том числе к высвобождению фенольных веществ из сложных фрагментов. Несмотря на значительное расхождение содержания этих соединений в хвое деревьев на участках с разным уровнем загрязнения, их максимум во всех случаях отмечается в хвое второго года. Накопление фенолов в последующий период существенно снижается.

Анализ состояния насаждений по минеральному составу и влажности хвои

Включение тяжелых металлов в метаболизм также сказывается на состоянии деревьев и устойчивости насаждений. Результаты анализа показывают, что концентрация Мп в хвое из-за его малой подвижности максимальна в незагрязненной среде. Подобная закономерность свойственна и для цинка, который вместе с тем частично выщелачивается из хвои кислыми осадками, а также нейтрализуется в связи с антогонизмом Си-Мп и Ре-Мп. Концентрация меди и железа возрастает в воздушной среде с усилением техногенной нагрузки. В тоже время хвоя, возможно благодаря антогонизму Ре-Мп способна к его накоплению, что указывает на сложность использования железа в индикационных целях. Кроме того, в результате ослабления физиологического состояния деревьев нарушаются барьерные механизмы, что в совокупности с атмосферными поступлениями также может служить причиной повышенной концентрации тяжелых металлов в хвое. Различие их насыщенности обуславливается и разным содержанием этих элементов в почвах. С учетом этого их применение для биоиндикационных целей может рассматриваться лишь в качестве дополнительного показателя.

Одним из серьезных факторов, определяющих развитие метаболизма в растениях, является влажность хвои. Сравнение ее величины в бездождный

период также позволяет ранжировать исследуемые участки, деревья которых испытывают фоновое, малое, среднее и сильное негативное воздействие (рис. 4). При этом, согласно расчетным данным, если по годам жизни одних посадок влажность хвои разных лет жизни значимо различна, то ее величина для соответствующих лет разных участков не всегда изменяется существенно. В основном, характер ее варьирования определяется концентрацией и природой загрязнения, а также возрастом жизни хвои. Увеличение содержания поллютантов существенно снижает ее значение (рис. 4). При этом фтористые соединения, оксиды серы и азота, способствующие хлорозу и некрозу, особенно ухудшают положение. Этому же способствует высокое содержание пыли.

Старение хвои также снижает ее влажность (рис. 5). В текущем году она увлажнена на 2-6 % больше, чем во 2-ом и на 3-10%, чем на 3-ем году жизни. При этом различие

58 56 54 52 50 48

2 3 4

8 50

1 5 6 8 9 10 7 11 12 13 Номер участка

Рисунок 4 - Влажность хвои ели на участках насаждений с разным уровнем загрязнения во влажности хвои и темпах ее снижения обратно пропорциональны интенсивности аэрогенного загрязнения участков. Уменьшение влажности хвои происходит и в онтогенезе.

Проведенные исследования по влиянию загрязнения атмосферы Хвм на ассимиляционный ап-ноднолетняя парат ели сибирской поз-юдвухлетняя воляет высказать неко-и трехлетняя торые соображения по озеленению ее насаждениями территории города Красноярска. Результаты визуальных наблюдений, биометрии, оценки массы и изучения компонент-

Й1

Рисунок 5 - Влажность хвои по годам жизни и интенсивности загрязнения воздуха ного состава свидетельствуют о существенном изменении хвои и, соответственно, состояния деревьев при разной антропогенной нагрузке. При высокой интенсивности загрязнения еловые насаждения не в состоянии в полной мере выполнять свои оздоровительные и эстетические функции. В связи с изреживанием кроны, искривлением ствола и побегов они теряют свою привлекательность, снижают поглотительную способность к эмиссантам и шуму. Пределы нормального функционирования деревьев в значительной мере зависят от интенсивности воздействия. Согласно

визуальным наблюдениям и анализу содержания компонентов хвои при слабой аэрогенной нагрузке их нормальное функционирование продолжается до 100-120 лет, средней - до 60-70 лет, сильной - до 25-30 лет. В дальнейшем целесообразна их замена новыми посадками или более устойчивой к эмиссии растительностью, что помимо дополнительных затрат ведет к временному ухудшению экологического состояния зоны. Согласно результатам исследований, наибольшего внимания заслуживают еловые насаждения в районе ТЭЦ-1 и химкомбината «Енисей».

Оценка функционирования насаждений ели в зависимости от зональной интенсивности аэрогенного загрязнения, сделанная по результатам биоиндикационных исследований, на ключевых участках сравнивалась с данными физико-химических (с помощью передвижной лаборатории) и цитологического анализов. Результаты первых из них, проведенных по 5 основным поллютантам, полностью совпали с биоиндикационными данными. Согласно им участки с максимальным загрязнением воздуха по этому показателю втрое превосходят посадки со средней и в восемь раз - со слабой эмиссией. Оценка аэрогенного загрязнения участков по количеству семян в шишках, их жизнеспособности, прорастанию и характеру развития корешков также подтверждают проведенное зонирование. Наиболее жизнеспособными являются семена лесных насаждений. Предполагается, что в какой-то мере их возможной защитой может служить засмоление шишек. По-видимому, заметную роль в этом играет и биомасса семян. Однако, определяющее значение, как показали опыты с семенами двух сборов, принадлежит загрязнению воздушной среды участков. Жизнеспособными оказались лишь семена, взятые с елей в Центральном парке. Тем не менее негативное влияние аэрогенного воздействия сказывается и в этом случае. Значение митотического индекса у семян деревьев парка почти вдвое ниже, чем у семян ели лесного массива.

Анализ результатов проведенных исследований свидетельствует, что состояние деревьев, обусловленное интенсивностью загрязнения воздушной среды участков, определяемое одним из биоиндикационных методов, в значительной мере совпадает с уровнем экологической нагрузки, найденной другими из них. Кроме того их оценка подтверждается результатами физико-химических и цитологического исследований.

Результаты исследования по состоянию насаждений ели сибирской на территории г. Красноярска обобщены на рисунке 6. Согласно полученным данным в краевом центре выделены насаждения, подвергающиеся сильному, среднему и слабому воздействию поллютантов. В большинстве случаев они совпадают с официально принятым делением, хотя отмечены и некоторые расхождения. Преимущественно они относятся к зонам, прилегающим к крупным автомагистралям. По результатам биоиндикационных исследований воздействие загрязнителей здесь существеннее, чем по официальным сведениям.

Рисунок 6 - Расположение насаждений ели на территории г. Красноярска с различной по интенсивности аэрогенной нагрузкой

ВЫВОДЫ:

1. Определена зависимость изменения биометрических показателей, массы и содержания некоторых компонентов хвои ели сибирской от интенсивности загрязнения воздушной среды г. Красноярска.

2. Найдено, что варьирование содержания и структуры пигментов хвои -одной из важнейших систем первичного обмена организма - существенно зависит от интенсивности загрязнения воздушной среды участка. Показано, что значимыми показателями состояния растений является не только содержание хлорофиллов и каротиноидов ассимиляционного аппарата, но и соотношение хлорофиллов а и Ь и их суммы к каротиноидам.

3. Установлено, что надежными биоиндикационными показателями состояния растений служат летучие терпеноидные соединения хвои. При низкой концентрации поллютантов их содержание по сравнению с контролем снижается на 5-7 %, при средней - в связи с ответной реакцией организма возрастает на 10-15 %, высокой - снижается на 30 % и больше. Подобным образом при загрязнении атмосферы варьирует и содержание фенольных веществ.

4. Показано, что компонентный состав эфирного масла хвои относится к объективным показателям отнесения ели сибирской к одному из 4 типов ее насаждений, находящихся в зоне загрязнения. Найдено, что отношение компонентов легкой (монотерпеновой) и тяжелой (суммы кислородсодержащей и сесквитерпеноидной) фракций является количественным показателем насаждения ели, произрастающей в зоне

фоновой, слабой, средней или высокой эмиссии.

5. Установлено, что дополнительными признаками деградации еловых насаждений с увеличением уровня загрязнения атмосферы является нарастание в хвое ели концентрации тяжелых металлов, в частности меди и железа и снижение ее влажности.

6. Найдено, что биоиндикационная оценка состояния растений, обусловленного загрязнением атмосферы, соответствует результатам, полученным инструментальными и цитологическими методами.

7. Установлено, что продолжительность эффективного использования еловых насаждений в оздоровительных и эстетических целях существенно зависит от интенсивности загрязнения атмосферы.

Практические рекомендации:

1. Органам мониторинга воздушной среды: при анализе состояния городской атмосферы сочетать официальный контроль по 5 основным компонентам (ИЗА5) с оценкой биоиндикационными методами всего комплекса загрязнителей.

2. Органам озеленения городской территории. При включении ели сибирской в ассортимент древесных растений для городского озеленения следует учитывать зонирование города по загрязнению атмосферы. Эффективность ее оздоровительного и эстетического функционирования продолжается: при высокой интенсивности эмиссии - 25-30 лет, средней -60-70 лет, низкой - 100-120 лет.

3. Высшим учебным заведениям экологического профиля: использовать полученные материалы в учебном процессе по курсам «Экология», «Промышленная экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Природоохранное обустройство территории».

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Степень, P.A. Влияние антропогенного загрязнения среды на содержание и состав эфирного масла хвои ели / P.A. Степень, O.A. Есякова // Хвойные бореальной зоны. -2007. - Т.24.-№ 1,-С. 122-127.

2 Есякова, O.A. Индикация загрязнения атмосферы г. Красноярска по морфометрическим и химическим показателям хвои ели сибирской / O.A. Есякова, P.A. Степень // Химия растительного сырья. - 2008. - № 1. - С. 143-148.

3 Есякова, O.A. Ассимиляционный аппарат ели сибирской как индикатор загрязнения городской атмосферы / O.A. Есякова, В.М. Воронин, P.A. Степень // Хвойные бореальной зоны. - 2008. - Т.25. - № 1-2. - С. 109-112.

4 Есякова, O.A. Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по составу ассимиляционного аппарата ели сибирской / O.A. Есякова // Вестник КрасГАУ. -Красноярск, 2009. - № 4 - С. 89-93.

Из публикаций в других изданиях основными являются:

5 Кучина, O.E. Индикация загрязнения воздушной среды г. Красноярска по морфометрическим показателям хвои ели сибирской / O.E. Кучина, O.A. Есякова, P.A. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. - Красноярск, 2007. - С. 34-36.

6 Есякова, O.A. Изменение эфирного масла хвои ели под воздействием антропогенного загрязнения среды / O.A. Есякова, P.A. Степень // Непрерывное экологическое

образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. -Красноярск, 2007. - С. 40-45.

7 Есякова, O.A. Влияние техногенного загрязнения на ассимиляционный аппарат ели сибирской / O.A. Есякова // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: сб. ст. междунар. школы-конф. - Т. 2. - Абакан, 2007.- С. 17-18.

8 Esyakova, O.A. Siberian spruce as the bioindicator of air environment condition of Krasnoyarsk / O.A. Esyakova, R.A. Stepen // Scientific notes. -Krasnoyarsk, 2007-2008. - V 6-7. -P. 43-46.

9 Есякова, O.A. Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска / O.A. Есякова, Д.И. Целюк, А.Н. Кокорин, P.A. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. - Красноярск, 2008. -С. 180-182.

10 Кучина, O.E. Изменение размера и состава хвои ели как индикатор аэрогенного загрязнения г. Красноярска / O.E. Кучина, O.A. Есякова, P.A. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. - Красноярск, 2008. - С. 123-127.

11 Есякова, O.A. Использование ели сибирской в качестве биоиндикатора / O.A. Есякова, J1.B. Ставникова // Дальневосточная весна-2008: сб. ст. междунар. науч.-практич. конф. - Комсомольск-на-Амуре, 2008. - С. 453-455.

12 Есякова, O.A. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха крупных промышленных городов / O.A. Есякова, JI.B. Ставникова // Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения: сб. ст. всерос. науч.-практич. конф. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 133-134.

13. Есякова, O.A. Использование биоиндикационных методов для оценки загрязнения атмосферы г. Красноярска / O.A. Есякова, Л.В. Ставникова, P.A. Степень // Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг: сб. ст. межрег. науч.-практич. конф. - Красноярск, 2008. - С. 239-244.

14. Кучина, O.E. Изменение размеров и состава хвои ели как индикатор аэрогенного загрязнения г. Красноярска / O.E. Кучина, O.A. Есякова, P.A. Степень // Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг: сб. ст. межрег. науч.-практич. конф. - Красноярск, 2008. - С. 334-339.

15. Целюк, Д.И. Исследование аэрогенного загрязнения г. Красноярска / Д.И. Целюк, А.Н. Кокорин, O.A. Есякова, P.A. Степень // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Красноярского края. - Красноярск: КНИИГиМС, 2008. - Вып. 10. -С. 52-53.

16. Мартоник, Е.В. Влияние аэрогенного загрязнения на биометрические показатели хвои / Е.В. Мартоник, О.Н. Амбарцумян, O.A. Есякова, P.A. Степень // Проблемы естествознания в третьем тысячелетии. - Красноярск: КГТЭИ, 2009. - С. 228-230.

17. Есякова, O.A. Биоиндикационное зонирование аэрогенного загрязнения г. Красноярска // O.A. Есякова, P.A. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы. - Красноярск: СибГТУ, 2009. - С 156-158.

18. Есякова, O.A. Влияние загрязнения воздушной среды на компонентный состав ассимиляционного аппарата ели сибирской / O.A. Есякова, P.A. Степень // Экологическая химия. - Санкт-Петербург, 2009 - № 18(2) - С. 93-98.

19. Есякова, O.A. Состояние ели сибирской в озеленении г. Красноярска / O.A. Есякова, A.A. Терехина, Л.А. Герасимова, P.A. Степень // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: Всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск: СибГТУ, 2009.-Т.1.-С. 198-201.

Подписано в печать 21.10.2010. Формат 60x841/8. Усл. печ. 1,0. Изд. № 5/3(2010). Заказ № 936. Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82 факс (391) 211-97-25, тел. (391) 227-69-90

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Есякова, Ольга Александровна

Введение.

1 Загрязнение атмосферы городов и методы его оценки.

1.1 Антропогенное загрязнение атмосферы и здоровье людей.

1.2 Оценка загрязнения воздушной среды.

1.2.1 Инструментальные и другие существующие методы количественной оценки загрязнения атмосферы.

1.2.2 Биоиндикационные методы анализа экологического состояния и влияние загрязнения воздушной среды городов на растения.

1.2.2.1 Признаки изменчивости растений под воздействием пол-лютантов.-.

1.2.2.2 Биоиндикационные методы оценки загрязнения воздуха.

1.2.3 Использование ели в качестве биоиндикатора.

1.3 Загрязнение атмосферы г. Красноярска и его мониторинг.

1.3.1 Инструментальные и биоиндикационные методы анализа.

1.3.2 Мониторинг аэрогенного загрязнения в г. Красноярске.

2 Объекты и методы исследования.

2.1 Объекты исследования.

2.1.1 Характеристика рабочих и контрольных участков.

2.1.2 Подготовка образцов к анализу.г.

2.2 Методы выделения и анализа.

2.2.1 Определение содержания хлорофиллов и каротиноидов.

2.2.2 Выделение и анализ эфирного масла.

2.2.3 Определение содержания фенольных веществ.

2.2.4 Определение содержания минеральных веществ и их элементного состава.

2.3 Цитологические методы исследования.

2.4 Физико-химические методы исследования.

2.5 Статистическая обработка результатов исследований.

3 Оценка аэрогенного загрязнения Красноярска по сортоянию хвои ели сибирской.

3.1 Изменение морфометрических показателей и массы хвои ели при аэрогенном загрязнении •.

3.2 Изменчивость структуры и содержания пигментов хвои.

3.3 Изменчивость вторичных метаболитов при загрязнении атмосферы.71 3.3.1 Эфирные масла как биоиндикаторы аэрогенного загрязнения.

3.3.1.1 Влияние загрязнения воздушной среды на сезонную изменчивость содержания и состава эфирного масла.

3.3.1.2 Изменчивость содержания и состава терпеноидов в хвое ели под воздействием антропогенной нагрузки.

3.3.1.3 Специфика состава эфирного масла хвои загрязненных участков ели.

3.3.2 Фенолы как биоиндикаторы антропогенного загрязнения.

3.4 Анализ состояния насаждений по минеральному составу и влажности хвои.

3.4.1 Биоиндикация загрязнения атмосферы по минеральному составу хвои ели сибирской.

3.4.2 Влажность хвои как индикатор антропогенного загрязнения.

3.5 Оценка аэрогенного загрязнения биоиндикационным и другими методами.

3.5.1 Сравнение результатов анализа загрязнения воздуха боиндика-ционными и физико-химическими методами.

3.5.2 Соответствие оценки антропогенного загрязнения биоиндикационными и цитологическими методами.

3.6 Анализ биоиндикационных исследований с помощью методов статистической обработки.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской"

Актуальность. Негативным следствием нынешнего развития производства является, непрерывное увеличение переработки природных ресурсов и связанное с этим наращивание * -выбросов, негативно воздействующих на растительность, прежде всего промышленных районов. Для поддержания уровня загрязнения в безопасных для человека пределах необходим контроль за содержанием вредных веществ в окружающей среде, на что нацеливает экологическая доктрина Российской Федерации [1]. Существующие нормативы ограничивают содержание превалирующих в данном регионе 5 соединений, что выражается индексом загрязнения атмосферы (ИЗА5). В реальных же условиях на население и растительность городов воздействует огромное число техногенных компонентов.

Объективная информация о воздействии загрязнения атмосферы на развитие растений может быть получена биоиндикационными методами, посредством которых фиксируется влияние всей суммы аэрогенных веществ. Основной их недостаток, заключающийся в получении качественных, а не количественных показателей, существенно нивелируется при использовании нескольких этих способов. С учетом справедливости принципа «подобие в подобном» применение биоиндикационных методов для оценки экологического положения воздушной среды городов представляется весьма перспективным. Надежные данные отмечаются при изучении изменения биометрических показателей и состава листовой поверхности растений. Для объективного получения результатов целесообразно сочетать данные биоиндикационных и физико-химических анализов. Это относится к продуктам как первичного (пигменты, углеводы и др.), так и вторичного метаболизма (эфирные масла, фенольные соединения и пр.).

Исследования выполнялись при поддержке Красноярского, краевого фонда науки (грант 18С122).

Целью данной работы являлось исследование состояния хвои ели в зависимости от интенсивности аэрогенного загрязнения отдельных зон г. Красноярска. При ее достижении решались следующие задачи:

- изучение влияния антропогенного загрязнения воздуха на размеры и массу;

- оценка антропогенной нагрузки на воздушную среду по содержанию тяжелых металлов и влажности хвои; установление зависимости между возрастным потенциалом еловых насаждений и загрязнением атмосферы города.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые систематически исследовано влияние воздействия антропогенной эмиссии на состояние ели сибирской в разных районах г. Красноярска, закономерности изменения биометрических размеров, пигментов, эфирного масла, фенольных соединений, влажности и минерального состава ее хвои. Найдено, что как морфометрические показатели и влажность, так и продукты первичного и вторичного обмена хвои существенно изменяются под влиянием многолетней антропогенной нагрузки. Результаты наблюдения и анализов позволяют обозначить районы города, в которых ель находится под воздействием малого, среднего и сильного загрязнения, оценить возрастной потенциал их насаждений. Впервые установлено, что отношение содержания легкой и тяжелой фракций эфирного масла хвои в целом или хвои отдельных лет жизни количественно характеризует соответствие растений одному из 4-х типов, обусловленного экологическим прессингом. Показано, что результаты биоиндикационных исследований хорошо согласуются с данными физико-химических и цитологических анализов. 1 т

В процессе исследования были получены следующие научные результаты, выносимые на защиту:

- - ель сибирская служит объективным индикатором воздействия эмиссии на развитие растений. Загрязненность воздушной среды негативно сказывается на размерах, массе и содержании первичных и вторичных продуктов метаболизма ее хвои;

- варьирование содержания и структуры пигментов хвои существенно зависит от интенсивности загрязнения воздушной среды участка. Существенными показателями состояния растений служат содержание хлорофиллов и каротиноидов в ассимиляционном аппарате, отношение хлорофшлов а и Ь и их суммы к каротиноидам;

- значимыми биоиндикационными показателями состояния являются летучие терпеноидные и фенольные соединения их хвои. Компонентный состав ее эфирного масла служит объективным индикатором отнесения деревьев к одному из 4 типов еловых насаждений, находящихся в зоне загрязнения. Отношение компонентов легкой (монотерпеновой) и тяжелой суммы кислородсодержащей и сесквитерпеноидной) фракций является количественным показателем загрязнения зоны их произрастания;

Практическая значимость. При проведении исследований с помощью биоиндикационных методов анализа изучено состояние ели в разных районах города. Полученные результаты позволили выделить участки с малым, средним и сильным загрязнением, оценить возрастной потенциал ее насаждений. Результаты изучения воздействия антропогенного загрязнения на развитие хвои и ее компонентный состав представляют интерес для понимания адаптационных процессов, происходящих в растениях и целесообразности использования ели сибирской для озеленения городов.

Апробация работы. Материалы диссертации' опубликованы в 20 статьях, в том числе в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ - 4. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях: всероссийских - «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (Красноярск, 2006, 2007, 2009, 2010 гг.), «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2007 г.), «Здоровье -основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения» (Санкт-Петербург, 2008 г.); с международным участием - школа-конференция студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2007 г.), «Дальневосточная весна-2008» (Комсомольск-на-Амуре, 2008 г.); межрегиональных - «Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг» (Красноярск, 2008 г.), «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы» (Красноярск, 2007, 2008, 2009, 2010 гг.). В 2009 г. получен патент на полезную модель № 2009124953/22 (034525) «Прибор для измерения объема хвои».

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Есякова, Ольга Александровна

110 выводы

2. Найдено, что варьирование содержания и структуры пигментов хвои -одной из важнейших систем первичного обмена организма — существенно зависит от интенсивности загрязнения воздушной среды участка. Показано, что значимыми показателями состояния растений является не только содержание хлорофиллов и каротиноидов ассимиляционного аппарата, но и соотношение хлорофиллов а и Ь и их суммы к каротиноидам.

3. Установлено, что надежными биоиндикационными показателями состояния растений служат летучие терпеноидные соединения хвои. При низкой концентрации поллютантов их содержание по сравнению с контролем снижается на 5-7 %, при средней - в связи с ответной реакцией организма возрастает на 10-15 %, высокой — снижается на 30 % и больше. Подобным образом при загрязнении атмосферы варьирует и содержание фенольных веществ.

Практические рекомендации:

2. Органам озеленения городской территории. При включении ели сибирской в ассортимент древесных растений для городского озеленения следует учитывать зонирование города по загрязнению атмосферы. Эффективность ее оздоровительного и эстетического функционирования продолжается: при высокой интенсивности эмиссии — 25-30 лет, средней -60-70 лет, низкой - 100-120 лет.

112

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Есякова, Ольга Александровна, Красноярск

1. Экологическая доктрина Российской Федерации. — М: МПР, 2002. — 38 с.

2. Степень, P.A. Промышленная экология. Антропогенное воздействие набиосферу / P.A. Степень, Э.С. Бука. Красноярск: СибГТУ, 2007. -199 с.

3. Ревич, Б.А. Загрязнение окружающей природной среды и здоровьенаселения. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. - 244 с.

4. Справочник по удельным показателям выбросов загрязняющих веществ ватмосферу для некоторых производственных источников загрязнения атмосферы / ред. В.Б. Миляев. С-Пб.: НИИ Атмосфера, 2002. - Т. 4. -368 с.

5. Алексеенко, В.А. Биосфера и жизнедеятельность / В.А. Алексеенко,

6. Л.П. Алексеенко. М.: Логос, 2002. - 304 с.

7. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводныеуглеводородов / ред. В.А. Филатов. Л.: ЛГУ, 1990. - 732 с.

8. Буренин, Н.С. К оценке воздействия автотранспорта на атмосферуг. Санкт-Петербурга / Н.С. Буренин, М.В. Волкодаев // Охрана воздушного бассейна городов и промышленных регионов. С-Пб., 2000. - 76 с.

9. Сидоренко, Г.И. Приоритетные направления научных исследований попроблемам оценки и прогнозирования влияния факторов риска на здоровье населения / Г.И. Сидоренко, E.H. Кутепов // Гигиена и санитария, 1994. № 8. - С. 3-5.

10. Aberet, J.D. Nitrogen saturation in northen forest ecosystems / J.D. Aberet, KJ. Nadelhoffer, P. Steudler // Bioscience, 1989. Vol. 39. - P. 378-386.

11. Науменко, О. А. Эпидемиология и мониторинг факторов риска заболеваний сердечно-сосудистой системы у школьников, проживающих в условиях крупного промышленного города: автореф. дис. . канд. мед. наук / О.А. Науменко. Оренбург, 1996. — 16 с.

12. З.Филов, В.А. Химические канцерогены в окружающей среде и их экологическое значение. Природные и антропогенные канцерогены /

13. B.А. Филов, В.В. Худолей. // Журнал экологической химии, 1993. № 4. - С. 313-317.

14. Klein, С.В. Metal mutagenesis in transgenic Chinese hamster cell lines /

15. C.B. Klein, B. Kargacin, L. Su et al. // Environ. Health. Perspect, 1994. -Vol. 102. Suppl. 3. - P. 63-67.

16. Norska-Borowka, I. Pediatric problems in upper Silesia-region of ecological disaster / I. Norska-Borowka // Toxicol. Lett., 1994. Vol. 72. - № 1-3. -P. 219-225.

17. Ratthel, H.J. Zur toxizitat und kanzerogenitat von nickel und seinen verbindungen / H.J. Ratthel, K.H. Schaller // Zbl. Bakteriol, 1981. Bd. 173, № 1-2. - P. 63-91.

18. Иванов, В.Я. Заболеваемость населения, связанная с загрязнением атмосферного воздуха в Запорожье / В.Я. Иванов, И.И. Токарев, Т.Е. Куликова // Гигиена и санитария, 1993. № 6. - С. 11-13.

19. Bako, G. The geographical distribution of high cadmium concentrations in the environment and prostate cancer in Alberta / G. Bako, E.S. Smith, J. Hanson, R. Dewar // Can. J. Public. Health, 1982. Vol. 73. - № 2. - P. 92-94.

20. Ekman, P. Genetic and environmental factors in prostate cancer genesis: Identifying high-risk cohorts / P. Ekman // Eur. Urol., 1999. Vol. 35. -№ 5-6. - P. 362-369.

21. Seidler, A. Association between diesel exposure at work and prostate cancer /

22. A. Seidler, H. Heiskel, R. Bickeboller, G. Eisner // Scand. J. Work. Environ. Health, 1998. Vol. 24. - № 6. - P. 486-494.

23. Csicsaky, M.J. Risk modelling: which models to choose? / M.J. Csicsaky, M. Roller, F. Pott // Exp. Pathol, 1989: Vol. 37. - № 1-4. - P. 198-204.

24. Парфенов, Ю.Д. Расчет предельно-допустимой концентрации бериллия в воздухе по критерию канцерогенного эффекта / Ю.Д. Парфенов // Гигиена и санитария, 1988. № 6. - С. 59-62.

25. Книжников, В. А. К вопросу о бластомогенной эффективности сочетанного действия компонентов летучей угольной золы /

26. B.А. Книжников, К.В. Новикова, В.А. Грозовская и др. // Гигиена и санитария, 1987. № 3. - С. 10-13.

27. Kipling, M.D. Oil and cancer / M.D. Kipling // Ann. R. Coll. Surg. Engl., 1974. Vol. 55. - № 2. - P. 71-79.

28. Лихачев, А.Я. Изучение загрязненности окружающей среды канцерогенными веществами и возможность прогнозирования индивидуальной чувствительности к ним / А.Я. Лихачев // Вопросы онкологии, 1997.-№ 1.-С. 111-115.

29. Yang, C.S. Research on esophageal cancer in China: a review /

30. C.S. Yang // Cancer. Res., 1980. Vol. 40. - P. 2633-2644.

31. Крятов, И.А. Полихлорированные бифенилы и диоксины опасные и персистентные загрязнители окружающей среды (обзор) / И.А. Крятов, М.М. Авхименко, Н.Н. Цапкова // Гигиена и санитария, 1991. - № 12. -С. 68-72.

32. Blair, A. Reactive chemicals and cancer / A. Blair, N. Kazerouni // Cancer Causes Control, 1997. Vol. 8. - № 3. - P. 473-490.

33. Соколов, B.B. Дискуссионные вопросы лейкозогенного (бластомогенного) действия бензола / В.В. Соколов, В.Н. Фраш // Гигиена труда и профессиональные заболевания, 1985. № 4. - С. 21-26.

34. Aksoy, M. Hematotoxicity and carcinogenicity of benzene / M. Aksoy // Environ. Health. Perspect, 1989. Vol. 82. - P. 193-197.

35. Parent, M.E. Occupational exposures and gastric cancer / M.E. Parent, J. Siemiatycki, L. Fritschi // Epidemiology, 1998. Vol. 9. - № 1. - P. 48-55.

36. Winneke, H. Studies on health effects of automotive exhaust emissions. How dangerous are diesel emissions? / H. Winneke, H. Klingenberg // Sci. Total Environ., 1990. Vol. 93. - P. 95-105.

37. Dypbukt, J.M. Thiol status and cytopathological effects of acrolein in normal and xeroderma pigmentosum skin fibroblasts / J.M. Dypbukt, L. Atzori, C.C. Edman, R.C. Grafstrom // Carcinogenesis, 1993. Vol. 14. - № 5. -P. 975-980.

38. Ayotte, P. Indoor exposure to 222Rn: a public health perspective / P. Ayotte, B. Livesque, D. Gauvin et al. // Health Phys., 1998. Vol. 75. - № 3. -P. 297-302.

39. Lagarde, F. Parallel analyses of individual and ecologic data on residential radon, cofactors, and lung cancer in Sweden / F. Lagarde, G. Pershagen // Am. J. Epidemiol, 1999. Vol. 149. - № 3. - P. 268-274.

40. Буштуева, K.A. Методы и критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением окружающей среды / К.А. Буштуева, И.С. Случанко. М.: Медицина, 1979. - 160 с.

41. Цибульский, В.В. Организация контроля источников загрязненияатмосферы / В.В. Цибульский, Б.К. Нуриев^ // Проблемы охраны атмосферного воздуха. — С-Пб., 2003. С. 80-85.

42. Крутикова, Ц.П. Определение бензина в воздухе / Ц.П. Крутикова // Заводская лаборатория. 1951. - № 6. - С.743-747.

43. Лахно, Е.С. К методике определения летучих веществ в воздухе фитоценозов / Е.С. Лахно, Н.В. Козлова // Фитоциды в народном хозяйстве. — Киев: Наук.думка, 1964. — С. 83-85.

44. Лахно, Е.С. Определение химического состава летучих выделений растительности с помощью масс-спектрометрии / Е.С. Лахно,

45. H.B. Козлова, T.A. Выхрюстюк // Гигиена и санитария. 1976. - № 7. -С. 11-12.

46. Степень, P.A. Органическая фракция воздушной среды сосняка-брусничника / P.A. Степень, С.П. Чуркин, Т.В. Бараков // Аллелопатия в естественных и искусственных фитоценозах. Киев: Наук.думка, 1981. — С. 124-129.

47. Акимов, Ю.А. Сезонная динамика летучих фитоценозов в рекреационных лесах Крыма / Ю.А. Акимов, В.А. Стародубцев U Лесоведение. — 1990. -№4.-С. 64-73.

48. Степень, P.A. Летучие выделения сосны / P.A. Степень, С.П. Чуркин. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1982. 139 с.

49. Исидоров, В.А. Летучие выделения растений / В.А. Исидоров. — С-Пб: Алта-Фонд, 1994. 188 с.

50. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредныхвеществ, содержащихся в выбросах предприятий (общесоюзный норм, документ). Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.

51. Берлянд, М.Е. Теоретические основы и 'методы расчета поля среднегодовых концентраций примеси от промышленных источников / М.Е. Берлянд, Е.Л. Генихович, С.С. Чичерин // Труды ГГО. 1984, вып. 479.-С. 3-16.

52. Сборник правовых и нормативно-методических документов по взиманию платы за вредное воздействие на окружающую среду. — С-Пб.: НИИ Атмосфера, 2008. 56 с.

53. Ясенский, А.Н. Государственный учет вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников и вопросы его реализации / А.Н. Ясенский, P.A. Шатилов // Проблемы ~ охраны атмосферного воздуха. С-Пб., 2003. - С. 25-26.

54. Востокова, Е.А. Экологическое картографирование на основе космической информации / Е.А. Востокова, В.А. Сущеня, Л.А. Шевченко. М.: Недра, 1988. - 223 с.

55. Положение о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха. Постановление правительства Российской Федерации № 31 от 15 января 2001 г.

56. Smith, W.H. Air pollution and forest: Interactions between air contaminantsand forest ecosystems / W.H. Smith. New York, 1981. - 379 p.

57. Смит, У.Х. Лес и атмосфера / У.Х Смит. М.: Прогресс, 1985. - 430 с.

58. Braekke, F.H. Needle analyses and graphic vector analyses of Norway spruce and Scots pine stands / F.H. Braekke // Trees, 1996. V. 11. - P. 23-33.

59. Tikkanen, E. Nutrient stress in young Scots pines suffering from needle loss in a dry health forest / E. Tikkanen, H. Raitio // Water, Air and Soil Pollution, 1990/1991. V. 54. - P. 281-293.

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

61. Sutinen, S. Cytology of norway spruce needles. 1 .Changes during aging / S. Sutinen // Europ. J. Forest. Pathol., 1987. V. 17. - P. 66-73.

62. Илькун, Г.М. Загрязненность атмосферы и растения / Г.М. Илькун. -Киев: Наукова думка, 1978. 247 с.

63. Кулагин, Ю.З. Древесные растения и промышленная среда / Ю.З.'Кулагин. М.: Наукова думка, 1974. - 125 с.

64. Красинский, Н.П. Озеленение промплощадок дымоустойчивым ассортиментом / Н.П. Красинский. М.: Наука, 1937. - 153 с.

65. Николаевский, B.C. Газоустойчивость растений / B.C. Николаевский. -Новосибирск. — 1978. — 182 с.

66. Николаевский, B.C. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха Сергиево-Посадского района Московской области / В.С Николаевский, A.B. Баканов // Научные тр. Моск.гос.ун-та леса: сб.ст. М., 1995. -С. 67-78.

67. Ситникова, A.C. Влияние промышленных загрязнений на устойчивость растений / A.C. Ситникова. Алма-Ата: Наука, 1990. - 163 с.

68. Приступа, Г.К. Анатомо-морфологические изменения хвои сосны в техногенных условиях / Г.К. Приступа, В.Г. Мазепа // Лесоведение, 1987.- № 1.-С. 58-60.

69. Ткаченко, М.Е. Озеленение городов / М.Е. Ткаченко. М.: Наука, 1936. -132 с.

70. Ершов, М.Ф. О фотосинтезе чистых и запыленных листьев липы мелколистной и вяза мелколистного / М.Ф. Ершов // Докл. АН СССР,1957.-Т.112,№6.-С. 78-82.

71. Барская, Е. И. Изменения хлоропластов и вызревание побегов в связи с морозоустойчивостью древесных растений / Е.И. Барская. М.: Наука, 1967.-223 с.

72. Завьялова, Н.С. Влияние среды на пигментный аппарат молодых растений сосны / Н.С. Завьялова, Э.Э. Лильбок // Взаимосвязи среды и лесной растительности на Урале. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981 -С. 117-125.

73. Михайлова Т.А. Показатели состояния пигментного комплекса сосныобыкновенной, угнетенной аэропромвыбросами / Т.А. Михайлова, Н.С. Бережная, JI.B. Русакова, J1.C. Янькова // Сиб. экол. журнал. — 2000.- Т.6. С.693-697.

74. Ягодин, В.И. Технология древесной зелени / В.И. Ягодин,

75. B.А. Выродов. СПб.: 1996. - 92 с.

76. Барахтенова, Л.А.Влияние сернистого газа на фотосинтез растений / Л.А. Барахтенова, B.C. Николаевский. Новосибирск: Наука, 1988. -86 с.

77. Тужилкина, В.В. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны / В.В. Тужилкина, Н.В. Ладанова,

78. C.Н. Плюснина // Экология. 1998. - № 2. - С. 89-93.

79. Кирпичникова, Т.В. Состояние фотосинтетического аппарата хвои сосны и ели в зонах промышленного загрязнения при различных микроклиматических условиях / Т.В. Кирпичников и др. // Физиология растений. 1995. -№ 1.-С. 107-113.

80. Двороковский, М.С. Экология растений / М.С. Двороковский. М.: Высшая школа, 1983. - 190 с.

81. Рожков, A.C. Действие фторсодержащих эмиссий на хвойные деревья / A.C. Рожков, Т.А. Михайлова. Новосибирск: Наука, 1989. - 156 с.

82. Мэннинг, У.Д. Биомониторинг загрязнений атмосферы с помощью растений / У.Д. Мэннинг, У. Федер. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -143 с.

83. Захаров, В.М. Биотест. Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов / В.М. Захаров, Д.М. Кларк, т М.: Высшая школа, 1993. -68 с.

84. Сергейчик, С.А. Экологическая физиология хвойных пород Беларуси в техногенной среде / С.А. Сергейчик, A.A. Сергейчик, Е.А. Сидорович.- Минск: Белорусская навука, 1998. 199 с.

85. Николаевский, B.C. Влияние промышленных газов на растительность /

86. B.C. Николаевский // Региональный экологический мониторинг. М.: Наука, 1989.-165 с.

87. Сергейчик, С.А. Древесные растения и оптимизация промышленной среды / С.А. Сергейчик. Минск: Наука и техника, 1984. - 168 с.

88. Григорьев, Ю.С. Трансплантационная лихеноиндикация загрязнения воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла / Ю.С. Григорьев, М.А. Бугельников // Экология. 1997. - № 6.1. C. 465-467.

89. Проблемы физиологии и биохимии древесных растений / под ред. JI.K. Казакова. — Петрозаводск: Наука, 1989. 214 с.

90. Сергейчик, С.А. Влияние газообразных промышленных токсикантов на активность пероксидазы и интродукции листьев древесных растений / С.А. Сергейчик, A.A. Сергейчик // Экотоксикация и охрана природы. -Рига: Наука, 1988.-С. 158-161.

91. Барахтенова, Л. А. Диагностика устойчивости сосновых лесов при техногенном загрязнении. Физиологический тест / Л.А. Барахтенова // Сибирский биологический журнал. 1991. - № 6. - С. 46-55.

92. Норин, Б.Н. Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова / Б.Н. Норин, В.Т. Ярмишко. Л.: Бот.ин-т, 1990.- 195 с.

93. Гетко, Н.В. Растения в техногенной среде / Н.В. Гетко. Минск: Наука, 1989.-208 с.

94. Шуберт, Р. Возможности применения растительных индикаторов в биолого-технической системе контроля окружающей природной среды / Р. Шуберт // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. Л.: ГМИ, 1982. - Вып. 1. - С. 104-111.

95. Ланина, В.В. Лесовосстановительные процессы в лесонасаждениях нарушенных рекреацией, индикация состояния / В.В. Ланина //

96. Биоиндикация состояния окружающей среды Москвы и Подмосковья. -М.: Наука, 1982. С. 35-40:

97. Сапунов, Б.В. Популяционный стресс как биологический индикатор экологических нарушений / Б.В. Сапунов // Биологическая индикация в антропоэкологии. J1.: Наука, 1989.-С. 195-199.

98. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем / Под. ред. Р. Шуберта.-М.: Мир, 1988. 350 с.

99. Аугустайтис, A.A. Закономерности роста сосновых древостоев при различном уровне загрязнения природной среды: автореф. дис. канд. наук / A.A. Аугустайтис. М., 1992. - 22 с.

100. Николаевский, B.C. Экологическая оценка загрязнения окружающей среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации /

101. B.C. Николаевский. -М.: МГУЛ, 1998. 193 с.

102. Израэль, Ю.А. Система наблюдения и контроля загрязнения природнойсреды в СССР / Ю.А. Израэль, Н.К. Гасилина, Ф.Я. Ровинский // Метеорология и гидрология. 1978. - № 10. - С. 5-12.

103. Селянкина, К.П. О репродуктивной функции основных лесообразующих пород Урала в условиях воздействия промышленных выбросов, содержащих агрессивные соединения / К.П. Селянкина, О.Д. Шкарлет,

104. C.А. Мамаев // Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями черной и цветной металлургии и меры по его защите. — Челябинск, 1972.-С. 43-51.

105. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / Под ред.

106. B.А. Алексеева. Л.: Наука, 1990. 200 с.

107. Неверова, O.A. Химический состав хвои ели "сибирской в условиях техногенного загрязнения г. Кемерово / O.A. Неверова // Сибирский экологический журнал. 2002. - № 1. - С. 59-65.

108. Коновалов, В.Н. Состояние ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной в условиях аэрального загрязнения / В.Н. Коновалов,

109. C.Н. Тарханов, Е.Г. Костина // Лесоведение. 2001. - № 6. - С. 43-46.

110. Казаков, JI.K. Биофизические показатели экологического состояния природной среды / Л.К. Казаков и др. // Изв. АН Сер. геогр. 1999. -№4.-С. 93-97.

111. Darral, N.M. The effect of air pollutants on physiological processes in plants / N.M. Darral // Plant, Cell and Environment, 1989. Vol. 12. - P. 1-30.

112. Innes, J.L. Influence of air pollution on the foliar nutrition of conifers in Great Britain / J.L. Innes // Environ. Pollut., 1995. Vol. 88. -P. 183-192.

113. Москвина, Л.А. Использование кислотности клеточного содержимого для фитоконтроля состояния окружающей среды / Л.А. Москвина // Вестник новгородского государственного университета. 1999. - № 11. -С. 34-37.

114. Веселовский, В.А. Люминесценция растений. Теоретические и практические аспекты / В.А. Веселовский, Г.В. Веселова. М.: Наука, 1990.- 199 с.

115. Григорьев, Ю.С. Биоиндикация загрязнений воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла листьев и феллодермы деревьев / Ю.С. Григорьев, М.А. Бучельников // Экология. — 1999. № 4. -С. 273-275.

116. Feder, W. Living plants as indicator and monitors / W. Feder, W. Manning // Methodology for the assessment of air pollution effect on vegetation. Ed. Haewk W, N.Y., 1979. P. 356-380.

117. Фомин, Б.И. Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем / Б.И. Фомин и др. СПб.: Прогресс, 1992. - 103 с.

118. Астафурова, Т.П. Состояние фонда фотосинтетических пигментов хвойных пород в условиях г. Горно-Алтайска / Т.П. Астафурова и др. // Наука. Культура. Образование, 2000. № 4/5. - С. 112-113.

119. Авдеева, Е.В. Рост и индикаторная роль зеленых насаждений в урбанизированной среде / Е.В. Авдеева. Красноярск: СибГТУ, 2007. -382 с.

120. Черненькова, Т.В. Методика комплексной оценки состояния лесных биогеоценозов в зоне влияния промышленных предприятий / Т.В. Черненькова // Пограничные проблемы экологии. Сб. Научн. трудов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. - С. 116-127.

121. Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки (Оценка состояния природных популяций по стабильности развития: методическое руководство для заповедников) / В.М. Захаров и др. М.: Высшая школа, 2000. - 129 с.

122. Попова, И.А. Особенности пигментного аппарата растений различного ботанико-географических зон / И.А. Попова, Т.Г. Маслова, О.Ф. Попова // Физиолого-биохимические исследования фотосинтеза и дыхания растений. Л.: Наука, 1989. - С. 115-129.

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

124. Алексеев, В.А. Признаки ослабления деревьев ели под влиянием атмосферного загрязнения / В.А. Алексеев, Л.Д. Рак // Лесоведение, 1985.- №5.-С. 37-43.

125. Тарабрин, В.П. Динамика содержания хлорофилла в хвое сосны и ели в течение года / В.П. Тарабрин // Лесной журнал, 1968. № 2. — С. 23-28.у

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

127. Поповичев, Б.Г. Влияние газов, выбрасываемых промышленными предприятиями, на показатели качества семян сосны обыкновенной и березы пушистой / Б.Г. Поповичев // Лесоводство, лесн. культуры и почвоведение. 1980. - №9.- С. 59-62.

128. Scora, R.W. Essential oil quality and heavy metal concentrations of peppermint grown on a municipal sludge-amended soil / R.W. Scora, A.C. Chang // Journal of Environmental Quality, 1997. V. 26. - № 4. -P. 975-979.

129. О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае в 2008 году. Государственный доклад: Красноярск, 2009. 226 с.

130. Лобанов, А.И. Воздействие автотранспортных выбросов на воздушную среду г. Красноярска / А.И. Лобанов, P.A. Степень. — Красноярск: КНИИГиМС, 2005. 120 с.

131. Званцев, В.А. Динамика загрязнения природной среды Красноярского края, мероприятия по его снижению, последствия // В.А. Званцев, А.И. Лобанов, P.A. Степень. Красноярск, КНИИГиМС, 2002. - 72 с.

132. Экогеохимия городских ландшафтов / Под. ред. Н.С. Касимова. М.: МГУ, 1995.-336 с.

133. Нурзулаев, С.Б. Связь загрязнения почв тяжелыми металлами и здоровьем детей в Томске / С.Б. Нурзулаев, Г.П. Филиппова // Гигиена и санитария. 1995. - № 4. - С. 16-19.

134. Окружающая среда крупного города / Под. ред. С.Т. Варенин. -Л.: Наука, 1988. 128 с.

135. Состояние загрязнения окружающей природной среды на территории деятельности среднесибирского УГМС за 2Q09 год / Красноярский территориальный Центр по мониторингу загрязнения окружающей среды. Красноярск, 2009. - 88 с.

136. Иванова, Ю.Д. Воздействие факторов окружающей среды на заболеваемость злокачественными новообразованиями: особенности пространственно-временных связей. Автореф.канд.дис. / Ю.Д. Иванова. Красноярск: КГТЭИ, 2004. - С. 18-22.

137. Клюев, H.A. Проблемы загрязнения окружающей среды полихлорированными дибензо-п-диоксинами и диоксиноподобными веществами / H.A. Клюев, A.A. Шелепчиков // Диоксины -супертоксиканты XXI века. 2001. - № 6. - С. 5-43.

138. Дубков, A.A. Оценка загрязнения территории г. Красноярска полихлорированными дибензо-п-диоксинами и дибензофуранами / A.A. Дубков и др. // Диоксины — супертоксиканты XXI века. 2001. -№6. -С. 165-172.

139. Кузнецов, Е.С. Проблемы, методы и 'раздумья обеспечения экологической безопасности АТК на региональном уровне / Е.С. Кузнецов. Красноярск, 2000. — 61 с.

140. Снакин, В.В. Загрязнение биосферы свинцом: масштабы и перспективы для России / В.В. Снакин // Медицина труда и промышленная экология. -М. 2001.-С. 21-27.

141. Корбакова, А.И. Свинец и его действие на организм / А.И. Корбакова, Н.С. Сорокина, H.H. Молодкина // Медицина труда и промышленная экология. -М. 2001. С. 29-34.

142. Свинец: Аспекты состояния окружающей средыг-Женева: ВОЗ, 1980. -С. 115-117.

143. Environmental Health Criteria: Geneva, WHO. 1995. P. 165.

144. Тихонов, И.В. Оценка риска здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха в городах Красноярского края / И.В. Тихонов // Проблемы экологии и развития городов. Красноярск: КГТУ, 2001. -Т. 2.-С. 264.

145. Сотникова, O.B. Эфирные масла сосны как индикатор загрязнения среды / О.В. Сотникова, P.A. Степень // Химия растительного сырья. 2001. -№ 3. - С. 79-84.

146. Сотникова, О.В. Индикация загрязнения городской воздушной среды по летучим терпеноидам ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной / О.В. Сотникова, P.A. Степень // Вестник СибГТУ. 2002. - № 1. С. 76-79.

147. Geron, С. A review and synthesis of monoterpene speciation from forests in the United States / C. Geron and al. // Atmos. Environ., 2000. V. 34. -№ 11.-P. 1761-1781.

148. Judzentiene, A. Changes in the essential oil composition in the needles of Scots pine (Pinus sylvestris L.) under anthropogenic stress / A. Judzentiene, A. Stikliene, E. Kupcinkiene // TheScientificWorldJournal, 2007. V. 7. -№ SUPPL. l.-P. 141-150.

149. Авдеева, E.B. Влияние городской среды на состояние природных лесов / Е.В. Авдеева, В.В. Кузьмичев // Экология. 1997. - № 4. -С. 248-252.

150. Авдеева, Е.В. Экологическое состояние лесных ландшафтов урботехногенной системы / Е.В. Авдеева // Тр. ПетрГУ. Петрозаводск, 2003.-С. 7-10.

151. Драгунов, В.Н. Экологически вредные выбросы работающего автотранспорта на улицах г. Красноярска / В.Н. Драгунов и др. // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы. -Красноярск: СибГТУ, 2007. С. 170-172.

152. Степень, P.A. Техногенная устойчивость сосняков заповедника «Столбы» / P.A. Степень, P.A. Коловский, A.B. Грибовский // Биоразнообразие и редкие виды растений Средней Сибири. Красноярск, 1995.-С. 106-109.

153. Шлык, A.A. Определение хлорофиллов и каратиноидов в экстрактах зеленых листьев / A.A. Шлык // Биологические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. - С. 154-170.

154. Лабораторные исследования в ветеринарии: Справочник / под. ред. Антонова. М.: Агропромиздат, 1989. - 320 с.

155. Методика определения сульфатов в растворах / В.И. Кузнецов и др. // Агрохимия. 1968. - № 3. - С. 134-135.

156. Методика выполнения измерений массовой концентрации тяжелых металлов в биологических объектах на рентгено-флуоресцентном спектрометре «Спектроскан». СПб.: ГП ВНИИФТРИ, 1994. - 102 с.

157. Ушанова, В.М. Основы научных исследований. Ч. 2 / В.М. Ушанова, О.И. Лебедева, А.Н. Девятловская. Красноярск: СибГТУ, 2004. - 168 с.

158. Степень, P.A. Биохимия терпеноидов. Хвойные эфирные масла: свойства, получение, основные методы исследования, анализ / P.A. Степень. Красноярск: СТИ, 1994. - 36 с.

159. Холькин, Ю.И. Хроматография в химии древесины / Ю.И. Холькин. -М.: Лесн. пром-сть, 1976. 288 с.

160. Доспехов, Б.А. Методика полевого эксперимента / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1973.-336 с.

161. Тимофеева О.Ю. Критерии результативности в эксперименте: применение методов математической статистики: Учебно-методическое пособие. М.: АПКиППРО, 2008. - 36 с.

162. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учебное пособие. М.:Академия, 2004. - 416 с.

163. Устинова, Г.Ф. Об экологической обстановке в Красноярском крае / Г.Ф. Устинова // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. -С. 243-247.

164. Иванова, Ю.Д. Распределение антропогенного загрязнения среды в г. Красноярске / Ю.Д. Иванова и др. // Инженерная экология. — 2001. -№ 3. С. 20-24.

165. Фуксман, И.Л. Физиолого-биохимическая индикация состояния сосны обыкновенной в связи с воздействием промышленных поллютантов / И.Л. Фуксман и др. // Экология. 1997. - № 3. - С. 213-217.

166. Григорьев, Ю.С. Флуоресценция хлорофилла в биоиндикации загрязнения воздушной среды / Ю.С. Григорьев // Вестник Межд. АН экологии и безопасности жизнедеятельности СПб. Красноярск. -Т. 10, №4.-С. 77-91.

167. Чернодубов, А.И. Эфирные масла сосны: состав, получение, использование / А.И. Чернодубов, Р.И. Дерюжкин. Воронеж: ВГУ, 1990.-112 с.

168. Запрометов, М.М. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях / М.М. Запрометов. М.: Наука, 1993. - 272 с.

169. Михайлова, Т.А. Элементный состав хвои и морфофизиологические параметры сосны обыкновенной в условиях техногенного загрязнения / Т.А. Михайлова и др. — Иркутск, 2006. — 134 с.

170. Репях, С.М. Биохимия терпеноидов / С.М. Репях, P.A. Степень. — Красноярск: КГТА, 1996. 139 с.

171. Мальхотра, С.С. Биохимическое и физиологическое действие приоритетных загрязняющих веществ / С.С. Мальхотра, A.A. Хан // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л., 1988. С. 141-190.

172. Правдин, Л.Ф. Методика кариологического изучения хвойных пород / Л.Ф. Правдин, В.А. Бударагин, М.В. Круклис, О.П. Шершукова // Лесоведение. 1972. - № 2.- С. 67-75.

173. Муратова, Е.Н. Методики окрашивания ядрышек для кариологического анализа хвойных / Е.Н. Муратова // Ботан. журнал. 19956. - Т. 80, № 2. - С. 82-86.

174. Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников / А.И. Кобзарь. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с.

175. Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. — 2-е изд. / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высш. шк., 1985. — 327 с.

176. Павлов, И.Н. Древесные растения в условиях техногенного загрязнения / И.Н. Павлов. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2006. - 360 с.

177. Ладыгин, В.Г. Биосинтез каротиноидов в хлоропластах водорослей и высших растений / В.Г. Ладыгин // Физиология растений. 2000. - Т. 47, № 6. - С. 904-923.

178. Anderson, S.M. The architecture of photosynthetic membranes: lateral and transverse organization / S.M. Anderson, B. Anderson // TIBS, 1982. № 7. -P. 288.

179. Shimazaki, K. Active oxygen participation in chlorophyll destruction and lipid peroxidation in S02-fumigated leaves of spinach / K. Shimazaki, T. Sakaki and N. Kondo // Plant and Cell Physiol. 1980. - V. 21, № 7. - ' P. 1193-1204.

180. Eversman, S. Effect of S02, 03, and S02 and O3 in combination on photosynthesis and ultrastructure of two lichen species / S. Eversman, L.L. Sigal // Can.J.Bot., 1987.-V. 65.-P. 1806-1818.

181. Акимов, Ю.А. Экологическая химия летучих терпеноидов высших растений / Ю.А. Акимов. Ялта: ГНБС, 1987. - 186 с.

182. Soikkeli, S. Comparison of cytological injuries jn conifer needles from several polluted industrial environment's in Finland / S. Soikkeli // Ann.bot.Fennici, 1981. V. 18. - № 1. - P. 47-61.

183. Darral, N.M. The effect of air pollutants on physiological processes in plants / N.M. Darral // Plant, Cell and Environment, 1989. Vol. 12. - P. 1 -30.

184. Лукнер, M. Вторичный метаболизм у микроорганизмов, растений и организмов / М. Лункер. М.: Мир, 1979. - 648 с.

185. Есякова, O.A. Индикация загрязнения атмосферы Красноярска по морфометрическим и химическим показателям хвои ели сибирской / O.A. Есякова, P.A. Степень // Химия раст. сырья. 2008. - № 1. -С. 143-148.

186. Степень, P.A. Летучие терпеноиды сосновых лесов / P.A. Степень, С.М. Репях. Красноярск: СибГТУ, 1998. - 406 с.

187. Акимов, Ю.А. Содержание и состав летучих терпеноидов у древесных растений в условиях загрязнения воздушной среды / Ю.А. Акимов, В.В. Пушкарев, С.И. Кузнецов // Тр. Государст. Никитского ботан. сада, 1989. Т. 109. - С. 70-79.

188. Степень, P.A. Влияние техногенных выбросов на состояние природных лесов Красноярска / P.A. Степень, P.A. Коловский, Г.С. Калачева // Экология, 1996. -No 6.- С. 410-414.

189. Bucher, I.B. Einfluss von S02 auf terpenemissionen von Kiefern (Pinus Silvestris L.) / I.B. Bucher // Materials XII Intern. Arbeitstagang forstlicher Rauchscadenssachverstandiger, IUFRO, Oulu, 1982. S. 1-4.

190. Полтавченко, Ю.А. Эфирные масла хвойных Прибайкалья и вопросы генезиса монотерпенов / Ю.А. Полтавченко, Г.А. Рудаков // Синтетические продукты из канифоли и скипидара. — Горький: Волго-Вятское кн.изд-во, 1970. С. 182-194.

191. Петренко, Е.С. Изменчивость числа смоляных-каналов в хвое сосны обыкновенной / Е.С. Петренко // Лесоведение. — 1967. № 6. - С. 76-83.

192. Рудаков, Г.А. Химия и технология камфоры / Г.А. Рудаков. М.: Лесн.пром-сть, 1976. - 208 с.

193. Кинтя, П.К. Терпеноиды растений / П.К. Кинтя, П.К. Фадеев, Ю.А. Акимов. Кишинев: Штиинца, 1990. - 151 с.

194. Gleizes, M. Effects of light on terpene hydrocarbons synthesis in Pinus pinaster // M. Gleizes, J. Pauly, C. Bernard-Dagan // Physiol, plant. 1980. -Vol. 50, № l.-P. 937-947.

195. Фуксман, И.Л. Содержание а-пинена в хвое сосны как оптимальный индикатор состояния древостоев в условиях техногенного загрязнения / И.Л. Фуксман // Экология, 1999. № 4. - С. 251-256.

196. Акимов, Ю.А. Количественное содержание компонентов эфирных масел сосны обыкновенной и с.крымской в течение вегетации / Ю.А. Акимов, Г.Н. Ни лова, Л.Н. Лиштванова // Раст.ресурсы. 1973. - Т. 9, вып.4. -С. 562-566.

197. Горышина, Т.К. Растение в городе / Т.К. Горышина. Л.: изд-во Ленингр. ун-та, 1991. - 152 с.

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

199. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения /В.Б. Ильин. — Новосибирск: Наука, 1981. — 151 с.

200. Митрофанов, Д.П. Химический состав лесных растений Сибири / . Д.П. Митрофанов. Новосибирск: Наука, 1977. - 120 с.

201. Прокушкин, С.Г. Минеральное питание сосны (на холодных почвах) / С.Г. Прокушкин. Новосибирск: Наука, 1982. — 202 с.

202. Lobersli, E.N. Metal uptake in plants from a birch forest area near a copper smelter in Norway / E.N. Lobersli, E. Steinnes // Water, Air and Soil Pollution, 1988. V. 37. - P. 25-39.

203. Барбер, С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический подход / С.А. Барбер. М.: Агропромиздат, 1986. -251 с.

204. Торшин, С.П. Микроэлементный состав флоры заповедников Центрального Черноземного региона России/ С.П. Торшин и др. //г

205. Экология, 1997. № 1. - С. 9-13.

Информация о работе

Есякова, Ольга Александровна
кандидата биологических наук
Красноярск, 2010
ВАК 03.02.08

Диссертация

Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы