РОЛЬ ДРЕВЕСНОГО ЯРУСА ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В НАКОПЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (НА ПРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ)

Леса – основной компонент природной среды и стабилизатор глобальных биосферных процессов (Биологическое разнообразие …, 1995). Леса выполняют важную функциональную роль в сохранении устойчивости биосферы и относятся к числу наиболее сложных экологических систем. Древесная растительность выполняет важнейшую средообразующую роль, поэтому выявление роли растительных компонентов лесных биогеоценозов в накоплении и миграции токсикантов в зоне техногенных объектов – актуальная задача экоаналитического мониторинга.

Цель исследований – показать накопительные возможности древесных растений по отношению к элементам группы тяжелых металлов (ТМ) лесных экосистем в зоне крупных промышленных объектов.

Исследования осуществлялись в лесных биогеоценозах промышленной зоны и окрестностей ЗАО «Мальцовский портландцемент» (Брянская область), который является самым крупным загрязнителем атмосферного воздуха на территории Брянской области [1, c.94]. Пробы побеговой фитомассы отбирались на пробных площадках на расстоянии в 2, 4 и 6 км от промышленной площадки предприятия в сосняках сложных (тип лесорастительных условий – С3) и разнотравных ельниках (тип лесорастительных условий – В3). У видов, формирующих 1 и 2 ярус, отбирались побеги различных порядков и возраста, листва (хвоя), одревесневшие стебли у основания свежего валёжа.

Химический анализ валовой концентрации элементов группы тяжелых металлов (ТМ) в эпифитных видах проводился на приборе «Спектроскан Макс» по «Методике выполнения измерения массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04» [2]. Определялись ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) ТМ по ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.2042-06 [3].

Древесина является наименее загрязнённым компонентом древостоя, в пробах не обнаружено превышение ОДК по всем 12 ТМ. Однако, содержание свинца, цинка и меди в древесине мягколиственных видов значительно выше, чем хвойных: у осины – почти в 3 раза, берёзы до 2 раз по сравнению с сосной обыкновенной. Валовая концентрация марганца в древесине берёзы, тополя дрожащего превышает содержание этого ТМ в древесине сосны на расстоянии в 2 км от предприятия. В целом исследованные древесные виды по уровню содержания свинца, мышьяка, меди, цинка, железа, марганца древесины составляют убывающий ряд: осина > берёза > сосна; стронция, кобальта, хрома – берёза > осина >сосна.

В древесном ярусе, сложенном из деревьев хвойных видов и лиственных, максимальные уровни накопления отмечаются для цинка и меди, а также марганца и минимальные для никеля и кобальта на пробных площадках на расстоянии 4 км от предприятия. В древесине липы сердцелистной максимальная концентрация наблюдается для цинка и меди, минимальная – для свинца, средняя – для стронция в образцах на площадке удаленностью в 2 и 4 км. В крупных ветках липы сердцелистной наблюдается повышенное валовое содержание цинка, меди и стронция в пробах площадки 2 км.

Для всех видов растений относительно однородное распределение характерно для кобальта. На всех пробных площадках и образцах наибольшая концентрация стронция зарегистрирована в мелких ветках сосны обыкновенной и во внутренней коре липы сердцелистной. Валовое содержание цинка максимально для проб внутренней коры липы сердцелистной и сосны обыкновенной, меди – для внутренней коры сосны.

При анализе содержания ТМ в побегах текущего года (прирост) выявлено превышение ОДК валового содержания свинца, цинка, марганца на всех пробных площадках и местах отбора проб у лиственных и хвойных видов. Максимальную концентрацию ТМ имеют молодые, физиологически активные органы (хвоя и побеги текущего года). Наибольшая концентрация свинца (63,55±5,67) отмечена на площадке 2 км для хвои сосны обыкновенной. Относительно содержания всех ТМ элементы фитомассы располагаются в следующей последовательности: у хвойных (сосна обыкновенная и ель европейская) – хвоя текущего года > побеги текущего года > хвоя прошлого года; у лиственных – листья > побеги текущего года > кора > сучья > древесина.

По валовому содержанию свинца, цинка, железа, меди, марганца (пробные площадки в 2 и 4 км от предприятия) компоненты сосны обыкновенной составляют убывающий ряд: хвоя текущего года > побеги текущего года > шишки > хвоя прошлого года > побеги прошлого года > кора > древесина; по валовой концентрации стронция, хрома, кобальта, никеля – хвоя текущего года > шишки побеги текущего года > хвоя прошлого года > побеги прошлого года > древесина > кора.

На пробной площадке в 6 км высоко содержание (но не превышает ОДК) свинца, меди и цинка в шишках и коре сосны обыкновенной и ели европейской.

Распределение валовой концентрации всех ТМ в надземной части хвойных видов сходно: максимальное содержание имеют кора наружная и камбий, минимальное – древесина (все пробные площадки).

В почвах всех пробных площадок наибольшее содержание ТМ определено для слоя в 0-5 см и лесной подстилке. В почве площадок в 2 и 6 км содержание свинца, цинка, кобальта превышало ОДК, для остальных проб нет.

Итак, концентрация ТМ в компонентах древостоев зависит от вида и возраста. В целом совокупный анализ содержания и распределения ТМ в древесном ярусе показал, что структурами, характеризующимися максимальным накоплением всех элементов-загрязнителей, являются прирост – ассимилирующие органы текущего года формирования и внутренние слои коры. Минимальное количество всех элементов накапливается в древесине. Современное загрязнение ТМ исследуемых лесных БГЦ в большей степени обусловлено корневым путем; для свинца возможен аэральный путь поступления.

Литература:

1. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Брянской области в 2009 году» / Комитет природопользования и охраны окружающей среды, лицензирования отдельных видов деятельности Брянской области // сост.: С.А. Ахременко, А.В. Городков, Г.В. Левкина, О.А. Фильченкова. – Брянск, 2010. – 294 с .

1. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04.-С-Пб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. – 20с.

2. ПДК и ОПДК химических веществ в почве (ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.2042-06).

Научный руководитель:

докт.сельскохоз.наук, Анищенко Лидия Николаевна.