ЛИСТЬЯ ТОПОЛЯ КАК ИНДИКАТОР КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ Г. НОВОСИБИРСКА)
|
АННОТАЦИЯ 3
Введение 7
1 Листья тополя как биоиндикатор состояния окружающей среды городов (литературный обзор) 10
2 Физико-географическая характеристика и характеристика основных источников загрязнения района исследования (г. Новосибирск) 16
2.1 Физико-географические условия и климат 16
2.2 Геолого-геоморфологическая характеристика 18
2.3 Поверхностные и подземные воды 20
2.4 Почвенный покров 22
2.5 Растительность 25
2.6 Характеристика основных источников загрязнения 26
3 Материалы и методы исследования 31
3.1 Материалы исследования 31
3.2 Лабораторные исследования 32
3.2.1 Анатомические исследования 32
3.2.2 Атомно-абсорбционный анализ содержания ртути 33
4 Результаты исследования 34
4.1 Накопление ртути листьями тополя в промышленной зоне 34
4.2 Территориальное распределение ртути в г. Новосибирск по данным анатомо-абсорбционного анализа листьев тополя (Populus balsamifera L) 36
4.3 Анатомо-морфологические особенности листьев тополя (Populus balsamifera L.) на «чистых» территориях 39
4.4 Анатомо-морфологические особенности листьев тополя (Populus balsamifera L.) в условиях ртутного загрязнения 43
Заключение 49
Список использованной литературы 50
Введение 7
1 Листья тополя как биоиндикатор состояния окружающей среды городов (литературный обзор) 10
2 Физико-географическая характеристика и характеристика основных источников загрязнения района исследования (г. Новосибирск) 16
2.1 Физико-географические условия и климат 16
2.2 Геолого-геоморфологическая характеристика 18
2.3 Поверхностные и подземные воды 20
2.4 Почвенный покров 22
2.5 Растительность 25
2.6 Характеристика основных источников загрязнения 26
3 Материалы и методы исследования 31
3.1 Материалы исследования 31
3.2 Лабораторные исследования 32
3.2.1 Анатомические исследования 32
3.2.2 Атомно-абсорбционный анализ содержания ртути 33
4 Результаты исследования 34
4.1 Накопление ртути листьями тополя в промышленной зоне 34
4.2 Территориальное распределение ртути в г. Новосибирск по данным анатомо-абсорбционного анализа листьев тополя (Populus balsamifera L) 36
4.3 Анатомо-морфологические особенности листьев тополя (Populus balsamifera L.) на «чистых» территориях 39
4.4 Анатомо-морфологические особенности листьев тополя (Populus balsamifera L.) в условиях ртутного загрязнения 43
Заключение 49
Список использованной литературы 50
Актуальность исследования: На территории населенных пунктов с числом жителей от 500 и более тыс. человек находится, как правило, большое количество различных источников загрязнения окружающей среды. Эти источники обусловлены различными типами промышленной деятельности человека. В зависимости от сочетания на территории города тех или иных типов производства, город приобретает свою собственную, особенную, геохимическую специализацию.
К настоящему времени появился огромный фактический материал, позволяющий говорить об изменениях содержаний химических элементов в различных геохимических системах биосферы, под влиянием довольно часто изменяющихся и разнообразных техногенных факторов [1].
Несмотря на значительный прогресс развития инструментальных методов определения загрязняющих веществ в абиотических компонентах окружающей среды (атмосферный воздух, вода, снег, почва), реакция растительного организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл [2].
Среди широкого спектра природных компонентов городской среды наибольшего внимания заслуживают листья древесных и кустарниковых насаждений. С их помощью можно различать степень загрязнения воздуха и почв, выделять источники загрязнения, определять зоны их действия, идентифицировать загрязняющие вещества. Многие исследования показали, среди всех органов растений, листья занимают одно из ведущих позиций в поглощении поллютантов, поступающих с промышленными выбросами и автотранспортом [3, 4, 5, 6], которые являются основными поставщиками поллютантов в окружающую среду.
Индикаторные растения издавна используют как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего состояния природной среды [7]. В качестве индикатора часто используют тополя, поскольку широко известна их способность аккумулировать в себе различные загрязняющие вещества из воздуха, также тополь быстро растет и широко используется в озеленении городов.
Цель дипломной работы: оценить биоиндикационные свойства листьев тополя для определения загрязнения урбанизированных территорий ртутью.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнение следующих задач:
1. Выявить накопление ртути листьями тополя в промышленной зоне г. Новосибирска;
2. Изучить особенности накопления ртути в листьях тополя;
3. Выявить анатомо-морфологические особенности в строении листьев тополя в зависимости от загрязнения территории ртутью;
4. Изучить особенности территориального распределения ртути в черте г. Новосибирска по её содержанию в золе листьев тополя.
Объектом исследования является листья тополя (Populus balsamifera L.), отобранные на территории города Новосибирска, Новосибирской области.
Предметом исследования является уровень содержания ртути в листьях тополя, отобранных на территории г. Новосибирск, а также анатомические изменения в структуре листьев под воздействием загрязнения.
Защищаемые положения
1. Листья тополя абсорбируют ртуть из атмосферы (содержание ртути в промышленной зоне существенно превышает контроль) и могут использоваться в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.
2. Анатомо-морфологическая структура листьев тополя может быть лишь ограниченно использована в качестве индикатора по определению качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
Материалы и методы исследования. В основу работы были положены материалы, отобранные и проанализированные в августе 2014 года. Всего было отобрано и проанализировано 31 пробы. Отбор проб листьев на территории г. Новосибирска проводился по равномерной сети по всему городу, по стандартной методике. Подготовка пробы для анализа включала следующие операции: очистка от посторонних частиц, просушивание при комнатной температуре, мелкое ручное измельчение. Инструментальный анализ содержания ртути в образцах сухой массы листьев тополя выполнялся в лаборатории микроэлементного анализа в международном научно-образовательном центре «Урановая геология» на кафедре геоэкологии и геохимии в Институте природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета по аттестованным методикам на анализаторе «РА-915М» с приставкой «ПИРО-915+» методом атомной абсорбции, предел обнаружения 5 нг/г. Для контроля точности измерений использован стандартный образец «лист березы» (ГСО 8923-2007).
Данные, полученные в результате лабораторных анализов, обрабатывались в программах Microsoft Excel и Ststistica, также строились карты-схемы техногенного воздействия и степени загрязнения территории в программах Corel Draw и Surfer.
Апробация работы: Тезисы на LXV научной студенческой конференции Биологического института Старт в науку 2016. Основные положения работы представлены на LXVI научной студенческой конференции Биологического института Старт в науку 2017. Статья в соавторстве на XXI Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова.
Благодарности: Автор выражает огромную признательность за всестороннюю поддержку, помощь и ценные советы научному руководителю профессору, доктору биологических наук Марине Владимировне Олоновой и консультанту Дмитрию Валерьевичу Юсупову. Автор также благодарен за помощь в проведении лабораторных исследований руководителю лаборатории Микроэлементного анализа Н.А. Осиповой и заведующему лабораторией структурного и молекулярного анализа растений Биологического института ТГУ А.А. Кузнецову.
К настоящему времени появился огромный фактический материал, позволяющий говорить об изменениях содержаний химических элементов в различных геохимических системах биосферы, под влиянием довольно часто изменяющихся и разнообразных техногенных факторов [1].
Несмотря на значительный прогресс развития инструментальных методов определения загрязняющих веществ в абиотических компонентах окружающей среды (атмосферный воздух, вода, снег, почва), реакция растительного организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл [2].
Среди широкого спектра природных компонентов городской среды наибольшего внимания заслуживают листья древесных и кустарниковых насаждений. С их помощью можно различать степень загрязнения воздуха и почв, выделять источники загрязнения, определять зоны их действия, идентифицировать загрязняющие вещества. Многие исследования показали, среди всех органов растений, листья занимают одно из ведущих позиций в поглощении поллютантов, поступающих с промышленными выбросами и автотранспортом [3, 4, 5, 6], которые являются основными поставщиками поллютантов в окружающую среду.
Индикаторные растения издавна используют как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего состояния природной среды [7]. В качестве индикатора часто используют тополя, поскольку широко известна их способность аккумулировать в себе различные загрязняющие вещества из воздуха, также тополь быстро растет и широко используется в озеленении городов.
Цель дипломной работы: оценить биоиндикационные свойства листьев тополя для определения загрязнения урбанизированных территорий ртутью.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнение следующих задач:
1. Выявить накопление ртути листьями тополя в промышленной зоне г. Новосибирска;
2. Изучить особенности накопления ртути в листьях тополя;
3. Выявить анатомо-морфологические особенности в строении листьев тополя в зависимости от загрязнения территории ртутью;
4. Изучить особенности территориального распределения ртути в черте г. Новосибирска по её содержанию в золе листьев тополя.
Объектом исследования является листья тополя (Populus balsamifera L.), отобранные на территории города Новосибирска, Новосибирской области.
Предметом исследования является уровень содержания ртути в листьях тополя, отобранных на территории г. Новосибирск, а также анатомические изменения в структуре листьев под воздействием загрязнения.
Защищаемые положения
1. Листья тополя абсорбируют ртуть из атмосферы (содержание ртути в промышленной зоне существенно превышает контроль) и могут использоваться в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.
2. Анатомо-морфологическая структура листьев тополя может быть лишь ограниченно использована в качестве индикатора по определению качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
Материалы и методы исследования. В основу работы были положены материалы, отобранные и проанализированные в августе 2014 года. Всего было отобрано и проанализировано 31 пробы. Отбор проб листьев на территории г. Новосибирска проводился по равномерной сети по всему городу, по стандартной методике. Подготовка пробы для анализа включала следующие операции: очистка от посторонних частиц, просушивание при комнатной температуре, мелкое ручное измельчение. Инструментальный анализ содержания ртути в образцах сухой массы листьев тополя выполнялся в лаборатории микроэлементного анализа в международном научно-образовательном центре «Урановая геология» на кафедре геоэкологии и геохимии в Институте природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета по аттестованным методикам на анализаторе «РА-915М» с приставкой «ПИРО-915+» методом атомной абсорбции, предел обнаружения 5 нг/г. Для контроля точности измерений использован стандартный образец «лист березы» (ГСО 8923-2007).
Данные, полученные в результате лабораторных анализов, обрабатывались в программах Microsoft Excel и Ststistica, также строились карты-схемы техногенного воздействия и степени загрязнения территории в программах Corel Draw и Surfer.
Апробация работы: Тезисы на LXV научной студенческой конференции Биологического института Старт в науку 2016. Основные положения работы представлены на LXVI научной студенческой конференции Биологического института Старт в науку 2017. Статья в соавторстве на XXI Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова.
Благодарности: Автор выражает огромную признательность за всестороннюю поддержку, помощь и ценные советы научному руководителю профессору, доктору биологических наук Марине Владимировне Олоновой и консультанту Дмитрию Валерьевичу Юсупову. Автор также благодарен за помощь в проведении лабораторных исследований руководителю лаборатории Микроэлементного анализа Н.А. Осиповой и заведующему лабораторией структурного и молекулярного анализа растений Биологического института ТГУ А.А. Кузнецову.
В результате проведенного исследования было показано, что листья тополя способны поглощать и накапливать ртуть из атмосферного воздуха. Изучение анатомических признаков листовой пластинки: толщины верхней и нижней эпидермы, столбчатой и губчатой паренхимы не подтвердило литературные данные о возможности использования анатомической структуры тополя для индикации загрязнения
атмосферного воздуха. Исследования показали, что изменчивость выше перечисленных анатомических признаков у тополя бальзамического в норме настолько высока, что превышает изменчивость обусловленную загрязнением атмосферы. Следовательно, исследованные анатомические признаки не могут служить устойчивыми индикаторами загрязнения атмосферного воздуха в городской среде.
По результатам атомно-абсорбционного анализа листьев тополя было построено территориальное распределение ртути в г. Новосибирск. По полученным данным были выявлены аномальные концентрации ртути, место их локализации.
Выводы, полученные в результате исследования:
1. По результатам атомно-абсорбционного анализа, листья тополя могут быть использованы в качестве индикатора по определению качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
2. Содержание ртути в листьях тополя на территории левобережья г. Новосибирска, а также на юго-восточной части правобережья в основном не превышает 40 нг/г, всю северную часть правобережья, особенно северо-восточный сектор, покрывает крупная техногенная аномалия ртути с концентрациями более 100 нг/г.
3. Среднее содержание ртути в сухом веществе листьев тополя на территории г. Новосибирска составляет 60,5 нг/г, что в два раза выше медианного значения. Минимальное содержание ртути в выборке равно12,9 нг/г, что сопоставимо с кларковым содержанием ртути в наземных растениях и фоновым - в листьях деревьев.
4. Максимальное содержание ртути - 411,0 и 323,3 нг/г установлены в двух точках, расположенных на территории Калининской промышленной зоны, одна из них (№5 -4) - в непосредственной близости от санитарно-защитной зоны промышленной площадке ПАО «НЗХК».
5. Анализ результатов I и II главных компонент (ГК) показывает, что выборка с фоновым содержанием ртути (проба 5-2), не изолирована, а перекрывается с полем с аномальным содержанием ртути (пробы 5-4, 6-5), следовательно, значимых различий нет.
6. Анатомо-морфологическое строение листа тополя не может являться основой биоиндикационного метода.
атмосферного воздуха. Исследования показали, что изменчивость выше перечисленных анатомических признаков у тополя бальзамического в норме настолько высока, что превышает изменчивость обусловленную загрязнением атмосферы. Следовательно, исследованные анатомические признаки не могут служить устойчивыми индикаторами загрязнения атмосферного воздуха в городской среде.
По результатам атомно-абсорбционного анализа листьев тополя было построено территориальное распределение ртути в г. Новосибирск. По полученным данным были выявлены аномальные концентрации ртути, место их локализации.
Выводы, полученные в результате исследования:
1. По результатам атомно-абсорбционного анализа, листья тополя могут быть использованы в качестве индикатора по определению качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
2. Содержание ртути в листьях тополя на территории левобережья г. Новосибирска, а также на юго-восточной части правобережья в основном не превышает 40 нг/г, всю северную часть правобережья, особенно северо-восточный сектор, покрывает крупная техногенная аномалия ртути с концентрациями более 100 нг/г.
3. Среднее содержание ртути в сухом веществе листьев тополя на территории г. Новосибирска составляет 60,5 нг/г, что в два раза выше медианного значения. Минимальное содержание ртути в выборке равно12,9 нг/г, что сопоставимо с кларковым содержанием ртути в наземных растениях и фоновым - в листьях деревьев.
4. Максимальное содержание ртути - 411,0 и 323,3 нг/г установлены в двух точках, расположенных на территории Калининской промышленной зоны, одна из них (№5 -4) - в непосредственной близости от санитарно-защитной зоны промышленной площадке ПАО «НЗХК».
5. Анализ результатов I и II главных компонент (ГК) показывает, что выборка с фоновым содержанием ртути (проба 5-2), не изолирована, а перекрывается с полем с аномальным содержанием ртути (пробы 5-4, 6-5), следовательно, значимых различий нет.
6. Анатомо-морфологическое строение листа тополя не может являться основой биоиндикационного метода.
Подобные работы
- Элементный состав листьев березы как индикатор состояния окружающей среды
территории Комсомольского хвостохранилища (Кемеровская область)
Магистерская диссертация, химия. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016