ЭКОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ЮГО-ЗАПАДА ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ
|
АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМОГО РАЙОНА 6
1.1 Географическое положение 6
1.2 Геологическое строение и рельеф 10
1.3 Климат 15
1.4 Поверхностные воды 20
1.5 Почвы 25
1. 6 Растительный покров 26
1.7 Ландшафты 28
2 ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ РАЙОНОВ .31
2.1. Атмотехногенное загрязнение снежного покрова 32
2.2 Биогеохимия урбанизированных территорий 36
3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 40
3.1 Рентгено-флуоресцентный анализ полного внешнего отражения 41
3.2 Эколого-геохимическая оценка 42
4 БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ 45
4.1 Биогеохимическая оценка видов рода Rhamnus 45
4.2 Биогеохимическая оценка Ulmus Pumila L 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ 62
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМОГО РАЙОНА 6
1.1 Географическое положение 6
1.2 Геологическое строение и рельеф 10
1.3 Климат 15
1.4 Поверхностные воды 20
1.5 Почвы 25
1. 6 Растительный покров 26
1.7 Ландшафты 28
2 ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ РАЙОНОВ .31
2.1. Атмотехногенное загрязнение снежного покрова 32
2.2 Биогеохимия урбанизированных территорий 36
3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 40
3.1 Рентгено-флуоресцентный анализ полного внешнего отражения 41
3.2 Эколого-геохимическая оценка 42
4 БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ 45
4.1 Биогеохимическая оценка видов рода Rhamnus 45
4.2 Биогеохимическая оценка Ulmus Pumila L 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ 62
В начале XX века В.И. Вернадский сформулировал представление о живом веществе как о совокупности живых организмов, выраженной массой и химическим составом. Это дало возможность сопоставлять живые организмы с другими компонентами окружающей среды - горными породами, водой, воздухом, почвами - и позволило приступить к количественному изучению взаимосвязей между ними [Вернадский, 1965]. Установление кларков живого вещества - очень сложная задача, решение которой актуально и в XXI веке, особенно для микроэлементов, в том числе тяжелых металлов. Изучение накопления тяжелых металлов в растениях важно, как для оценки состояния самих растений, так и для биосферы в целом в плане понимания процессов круговорота веществ, а также для научной и практической работы по экологическому мониторингу в связи с углублением процессов техногенеза [Алексеенко, 1990].
Концентрация химических элементов в живых организмах очень изменчива и зависит от систематического положения, стадии развития организма, среды обитания. Учет последнего обстоятельства особенно важен, так как растения являются чутким индикатором техногенного изменения окружающей среды. Растения являются первым экраном на пути осаждения атмосферных выпадений, кроме того они находятся под мощным техногенным прессингом поллютантов, поступающих из загрязненных почв урбанизированных территорий.
Биогеохимическая индикация и оценка состояния окружающей среды включает определение содержания тяжелых металлов и других поллютантов в растениях, выбор индикаторных видов и органов для опробования, выявление биогеохимических ореолов. За норму содержаний тяжелых металлов приняты пределы их концентраций, способствующие осуществлению нормальной регуляции функций у растений [Второва, 1993]. Пределы нормальных концентраций элементов, указанные разными авторами, не совпадают по разным причинам, в том числе погрешностью пробоотбора, подготовки образцов, аналитических методик. По абсолютному содержанию в растениях тяжелые металлы подразделяются на 4 группы: элементы повышенной концентрации (Sr, Mn, Zn), средней концентрации (Cu, Ni, Pb, Cr), низкой концентрации (Mo, Cd, Co, Se), очень низкой (Hg), а уровень содержания большинства тяжелых металлов в растениях зависит от их кларка [Ильин, 1991]. Однако следует отметить, что количественное содержание элемента в растениях еще не говорит о степени поглощения, потому что с большей интенсивностью могут накапливаться рассеянные элементы по сравнению с распространенными [Ильин, 1985]. Поэтому такие исследования являются актуальными.
Объект: урбанизированная территория Забайкальского края.
Предмет: растения индикаторы эколого-геохимического состояния
Красночикойского района и г. Читы.
Цель: биогеохимическая оценка урбанизированной территории Красночикойского района и г. Читы.
Для выполнения поставленной цели, нужно было решить следующие задачи:
• собрать и проанализировать разнообразные информационные источники: литературные, картографические, фондовые по теме исследования;
• изучить и освоить метод рентгено-флуоресцентного анализа полного внешнего отражения;
• произвести сбор фактического материала в пределах исследуемой территории;
• подготовка и проведение анализа собранных образцов растений;
• проанализировать химический состав листьев, стеблей и плодов видов рода Rhamnus и экологическое состояние г. Читы по содержанию микроэлементов в листьях Ulmus Pumila L.
Для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра были использованы следующие методы:
• сравнительно-географический;
• полевой;
• рентгено-флуоресцентного анализа;
• сопряжённого анализа;
• статистический;
• картографический.
Сбор материалов для написания выпускной квалификационной работы бакалавра проводился в процессе производственной и преддипломной практик с соблюдением безопасных условий труда и учётом гигиенических факторов, обеспечивающих высокий уровень физической и умственной работоспособности. Основные материалы были получены во время прохождения производственной практики на кафедре химии и биологии федерального бюджетного государственного учреждения «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации в установленные сроки с 15 июня по 26 июля 2022 г.
Материалы выпускной работы были апробированы во время участия в Всероссийской молодёжной научной конференции «Азимут ГЕОнаук - 2022» в сроки с 6 по 9 декабря, проведённой на базе геолого-географического факультета ТГУ, и опубликованы в сборнике: Сун-зу-ли Л.Ю. Оценка биогеохимического состояния растительности рода Rhamnus) Красночикойского района Забайкальского края / Азимут ГЕОнаук. Материалы Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции. Томск, 2023. С. 404-406. А также во время участия в V Всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование: актуальные исследования и разработки» в сроки с 15 по 16 сентября 2022 г. и опубликованы в сборнике: Сун-зу-ли Л.Ю., Бондаревич Е.А. Сравнение элементного состава надземных органов Жостеров - Rhamnus dahurica, Rhamnus erythroxylon и Rhamnus x Pissjaukovae (на примере единого фитоценоза из окрестностей с. Усть-Урулук Красночикойского района Забайкальского края) / Наука и образование: актуальные исследования и разработки. Материалы V Всероссийской научно-практической конференции. В 2 ч. Том Ч. 2. Чита, 2022. С. 24-27.
Выпускная работа состоит из 4-х глав, введения, заключения, списка использованной литературы, приложения, общим объёмом 62 страниц. Список литературы насчитывает 48 источника, работа содержит 17 рисунков, 4 таблицы.
Необходимо сказать слова благодарности доценту кафедры химии и биологии ФГБОУ ВО «Читинской государственной медицинской академии», кандидату биологических наук Бондаревичу Евгению Александровичу за организацию исследовательской работы во время полевого и камеральных этапов.
Концентрация химических элементов в живых организмах очень изменчива и зависит от систематического положения, стадии развития организма, среды обитания. Учет последнего обстоятельства особенно важен, так как растения являются чутким индикатором техногенного изменения окружающей среды. Растения являются первым экраном на пути осаждения атмосферных выпадений, кроме того они находятся под мощным техногенным прессингом поллютантов, поступающих из загрязненных почв урбанизированных территорий.
Биогеохимическая индикация и оценка состояния окружающей среды включает определение содержания тяжелых металлов и других поллютантов в растениях, выбор индикаторных видов и органов для опробования, выявление биогеохимических ореолов. За норму содержаний тяжелых металлов приняты пределы их концентраций, способствующие осуществлению нормальной регуляции функций у растений [Второва, 1993]. Пределы нормальных концентраций элементов, указанные разными авторами, не совпадают по разным причинам, в том числе погрешностью пробоотбора, подготовки образцов, аналитических методик. По абсолютному содержанию в растениях тяжелые металлы подразделяются на 4 группы: элементы повышенной концентрации (Sr, Mn, Zn), средней концентрации (Cu, Ni, Pb, Cr), низкой концентрации (Mo, Cd, Co, Se), очень низкой (Hg), а уровень содержания большинства тяжелых металлов в растениях зависит от их кларка [Ильин, 1991]. Однако следует отметить, что количественное содержание элемента в растениях еще не говорит о степени поглощения, потому что с большей интенсивностью могут накапливаться рассеянные элементы по сравнению с распространенными [Ильин, 1985]. Поэтому такие исследования являются актуальными.
Объект: урбанизированная территория Забайкальского края.
Предмет: растения индикаторы эколого-геохимического состояния
Красночикойского района и г. Читы.
Цель: биогеохимическая оценка урбанизированной территории Красночикойского района и г. Читы.
Для выполнения поставленной цели, нужно было решить следующие задачи:
• собрать и проанализировать разнообразные информационные источники: литературные, картографические, фондовые по теме исследования;
• изучить и освоить метод рентгено-флуоресцентного анализа полного внешнего отражения;
• произвести сбор фактического материала в пределах исследуемой территории;
• подготовка и проведение анализа собранных образцов растений;
• проанализировать химический состав листьев, стеблей и плодов видов рода Rhamnus и экологическое состояние г. Читы по содержанию микроэлементов в листьях Ulmus Pumila L.
Для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра были использованы следующие методы:
• сравнительно-географический;
• полевой;
• рентгено-флуоресцентного анализа;
• сопряжённого анализа;
• статистический;
• картографический.
Сбор материалов для написания выпускной квалификационной работы бакалавра проводился в процессе производственной и преддипломной практик с соблюдением безопасных условий труда и учётом гигиенических факторов, обеспечивающих высокий уровень физической и умственной работоспособности. Основные материалы были получены во время прохождения производственной практики на кафедре химии и биологии федерального бюджетного государственного учреждения «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации в установленные сроки с 15 июня по 26 июля 2022 г.
Материалы выпускной работы были апробированы во время участия в Всероссийской молодёжной научной конференции «Азимут ГЕОнаук - 2022» в сроки с 6 по 9 декабря, проведённой на базе геолого-географического факультета ТГУ, и опубликованы в сборнике: Сун-зу-ли Л.Ю. Оценка биогеохимического состояния растительности рода Rhamnus) Красночикойского района Забайкальского края / Азимут ГЕОнаук. Материалы Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции. Томск, 2023. С. 404-406. А также во время участия в V Всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование: актуальные исследования и разработки» в сроки с 15 по 16 сентября 2022 г. и опубликованы в сборнике: Сун-зу-ли Л.Ю., Бондаревич Е.А. Сравнение элементного состава надземных органов Жостеров - Rhamnus dahurica, Rhamnus erythroxylon и Rhamnus x Pissjaukovae (на примере единого фитоценоза из окрестностей с. Усть-Урулук Красночикойского района Забайкальского края) / Наука и образование: актуальные исследования и разработки. Материалы V Всероссийской научно-практической конференции. В 2 ч. Том Ч. 2. Чита, 2022. С. 24-27.
Выпускная работа состоит из 4-х глав, введения, заключения, списка использованной литературы, приложения, общим объёмом 62 страниц. Список литературы насчитывает 48 источника, работа содержит 17 рисунков, 4 таблицы.
Необходимо сказать слова благодарности доценту кафедры химии и биологии ФГБОУ ВО «Читинской государственной медицинской академии», кандидату биологических наук Бондаревичу Евгению Александровичу за организацию исследовательской работы во время полевого и камеральных этапов.
Автором были изучены физико-географические условия Забайкальского края, Красночикойского района и г. Читы. На основе собранных данных в период производственной практики, проходящей на кафедре химии и биологии федерального бюджетного государственного учреждения «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации под руководством Бондаревич Е.А. в установленные сроки с 15 июня по 26 июля 2022 г., была проведена эколого-геохимическая оценка урбанизированных территорий Забайкальского края. Во время практики был освоен метод рентгено-флуоресцентного анализа полного внешнего отражения, во время обработки полученных данных и их анализа был изучен метод эколого-геохимической оценки. Биогеохимический фон городской среды определялся по элементному составу надземных органов трёх видов рода Rhamnus, произрастающих в Красночикойском районе, и по листьям Ulmus Pumila L., собранным в окрестностях г. Читы.
Многоэлементный анализ накопления тяжелых металлов в фотосинтезирующих органах трёх видов рода Rhamnus показал, что содержание ряда исследуемых металлов в стеблях видов (Fe, Ni, Zn, Ni, Cu, Cr) намного превышает кларковые значения. Были выявлены тенденции накопления ряда химических элементов в надземных органах трех видов рода Rhamnus. В стеблях R. dahurica и R. erythroxylon отмечалось накопление биогенного марганца и жизненно важных металлов (Fe, Zn, Cu). Для R. pissjaukovae характерно накопление биогенного марганца в плодах, а жизненно важных металлов (Fe, Zn, Cu) в листьях и плодах. Содержание токсичных мышьяка и свинца характеризовалась гораздо меньшими вариациями и отмечалась тенденция на уменьшение их накопления в плодах, что может быть объяснено механизмами защиты от их избыточного поступления и влияния на следующие поколение растений.
Биогеохимическая оценка листьев Ulmus Pumila L. показала, что содержание накопленного Fe в листьях растений, произрастающих близ промышленных предприятий, превышает предельно допустимые концентрации. Содержание всех остальных анализируемых тяжёлых металлов не превышало ПДК. Было проведено сравнение наших данных с данными Войтюк Е.А. за период с июля 2007 г. по июль 2009 г. Нами было обнаружено, что среднее содержание железа, меди, цинка и никеля в листьях Ulmus Pumila L. за исследуемы период (2022) не превышало содержание этих же элементов в период с июля 2007 г. по июль 2009 г. Однако, стоить отметить, что пробы были отобраны в первой половине вегетационного периода и не способны в полной мере отразить максимально возможное содержание тяжёлых металлов, накопленных за весь летний период.
Содержание тяжелых металлов в течение вегетационного периода непостоянно и увеличивается к концу сезона. Для полноценной эколого-геохимической характеристики урбанизированных территорий необходимо проводить комплексную оценку всех компонентов ландшафта в течение нескольких лет.
В результате изучения биогеохимического фона городской среды можно сделать вывод, что урбанизированные территории Забайкальского края подвержены техногенному загрязнению и являются загрязнёнными. Стоит отметить, что осаждение выбросов и накопление загрязняющих веществ в депонирующих средах связно не только с деятельностью источников загрязнения, но и с физико-географическими особенностями территорий. Большинство урбанизированных территорий Забайкальского края расположены в межгорных котловинах. Это обуславливает более медленное рассеивание выбросов источников загрязнения. Забайкальский край относится к зоне с высоким потенциалом загрязнение. Также планирование структуры урбанизированных территорий без учёта розы ветров приводит к возникновению эффекта многократного наложения зон загрязнения и формированию участков с уровнем загрязнения окружающей среды в 2 раза выше средних значений. К тому же в Забайкальском крае высокая доля жилых застроек с печным отоплением.
Многоэлементный анализ накопления тяжелых металлов в фотосинтезирующих органах трёх видов рода Rhamnus показал, что содержание ряда исследуемых металлов в стеблях видов (Fe, Ni, Zn, Ni, Cu, Cr) намного превышает кларковые значения. Были выявлены тенденции накопления ряда химических элементов в надземных органах трех видов рода Rhamnus. В стеблях R. dahurica и R. erythroxylon отмечалось накопление биогенного марганца и жизненно важных металлов (Fe, Zn, Cu). Для R. pissjaukovae характерно накопление биогенного марганца в плодах, а жизненно важных металлов (Fe, Zn, Cu) в листьях и плодах. Содержание токсичных мышьяка и свинца характеризовалась гораздо меньшими вариациями и отмечалась тенденция на уменьшение их накопления в плодах, что может быть объяснено механизмами защиты от их избыточного поступления и влияния на следующие поколение растений.
Биогеохимическая оценка листьев Ulmus Pumila L. показала, что содержание накопленного Fe в листьях растений, произрастающих близ промышленных предприятий, превышает предельно допустимые концентрации. Содержание всех остальных анализируемых тяжёлых металлов не превышало ПДК. Было проведено сравнение наших данных с данными Войтюк Е.А. за период с июля 2007 г. по июль 2009 г. Нами было обнаружено, что среднее содержание железа, меди, цинка и никеля в листьях Ulmus Pumila L. за исследуемы период (2022) не превышало содержание этих же элементов в период с июля 2007 г. по июль 2009 г. Однако, стоить отметить, что пробы были отобраны в первой половине вегетационного периода и не способны в полной мере отразить максимально возможное содержание тяжёлых металлов, накопленных за весь летний период.
Содержание тяжелых металлов в течение вегетационного периода непостоянно и увеличивается к концу сезона. Для полноценной эколого-геохимической характеристики урбанизированных территорий необходимо проводить комплексную оценку всех компонентов ландшафта в течение нескольких лет.
В результате изучения биогеохимического фона городской среды можно сделать вывод, что урбанизированные территории Забайкальского края подвержены техногенному загрязнению и являются загрязнёнными. Стоит отметить, что осаждение выбросов и накопление загрязняющих веществ в депонирующих средах связно не только с деятельностью источников загрязнения, но и с физико-географическими особенностями территорий. Большинство урбанизированных территорий Забайкальского края расположены в межгорных котловинах. Это обуславливает более медленное рассеивание выбросов источников загрязнения. Забайкальский край относится к зоне с высоким потенциалом загрязнение. Также планирование структуры урбанизированных территорий без учёта розы ветров приводит к возникновению эффекта многократного наложения зон загрязнения и формированию участков с уровнем загрязнения окружающей среды в 2 раза выше средних значений. К тому же в Забайкальском крае высокая доля жилых застроек с печным отоплением.
