CC BY
43
*УДК 574.2 (574.3)
КОМПЛЕКСНЫЙ МОНИТОРИНГ РАЙОНА ОУХО ПОЧЕПСКОГО РАЙОНА
БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ
Л.Н. Анищенко, Н.В. Акименков, С.А. Бачегов, Л.М. Шматова
Обобщены результаты мониторинговых работ по оценке состояния биоты и косных компонентов района объектов по хранению и утилизации химического оружия на территории Почепского района Брянской области. Представлена система отслеживания информации в комплексном мониторинге как важном звене производственного процесса переработки химического оружия. Установлено, что фоновое и текущее состояние природных экосистем и их компонентов по всем исследуемым параметров, в целом, характеризуется положительно, без изменений.
Ключевые слова: фоновый мониторинг, биомониторинг, биоиндикация.
Работы по организации долгосрочного прогнозирования экологической ситуации в районе опасного техногенного объекта - объекта по хранению (ОХХО) и утилизации химического оружия (ОУХО) в Почепском районе Брянской области могут быть решены путем планомерного внедрения технологии сбора соответствующей информации на основе созданной системы производственного мониторинга. Значимое звено в системе - биоэкологический мониторинг, позволяющий оценить суммарное негативное воздействие на экосистемы внешних факторов и прогнозировать развитие ситуации.
Цель работы - оценить состояние биоты района ОХХО и УХХО при проведении комплексного мониторинга. Результаты комплексного мониторинга района ОУХХО представлены как обработка данных по лихено-, брио- и альгоиндикации в совокупности с химическим анализом состояния почв, атмосферы, вод. Отдельным разделом мониторинга включены сведения о распространении и состояния популяций редких видов флоры. На основе данных в реперных точках территории объекта обобщены сведения по фоновому мониторингу среды в период с 2008 по 2011 гг.
При раскрытии цели и достижения задач исследования были использованы: флористические, геоботанические, лабораторно-химические и статистические методы. исследования велись маршрутным методом для учета полного бриофлористического состава обследуемых территорий, вычислялись синтетические индексы полеотолерантности (ИП) и индексы атмосферной чистоты (ИЧА, ИАЧ) по формуле Х.Х. Трасса [9, 10] и De Sloover, Le Blanc [13]. Индикаторная информативность (значимость) лишайников изучена ранне методом непрямой линейной ординации, примененный Л. Мартином [6], Х.Х. Трассом (1968) для оценки коэффициентов полеотолерантности лишайников [1, 2].
Номенклатура и объем таксонов мхов класса Bryopsida даны согласно спискам мохообразных на территории бывшего СССР [14]. Номенклатура видов лишайников указана согласно I-V выпускам «Определителя лишайников СССР», VI-VII выпускам «Определителя лишайников России» с учетом современных изменений по сводке Р. Сантессона [15], монографии «The Lichen Flora of Great Britain and Ireland» [16] и сводке Д. Хоксворта с соавт. [17] (Hawksworth et al., 1995). Названия сосудистых растений - по С.К. Черепанову [11].
Особенности почвенной альгофлоры в естественных условиях изучались с использованием стекол обрастания (чашечных культур ). Видовой состав водорослей определяли почвенно -альгологическим методом (прямого учета) на стёклах обрастания [3, 12]. Вычисляли коэффициент эколого-ценотической значимости вида, как комплексную количественную оценку положения вида в альгогруппировке [3, 4]. Анализ экологической структуры альгогруппировок описали на примере структуры экобиоморф (жизненных форм).
Определение биологического накопления тяжелых металлов мохообразными проводилось в пробах растений и пробах грунта по «Методике выполнения измерения массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04» [7], с использованием прибора «Спектроскан Макс». ПДК и ОДК химических веществ в грунте определялись по ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.2042-06. В образцах грунта и растениях рассчитаны коэффициенты перехода элементов (Кп), как отношение концентрации элемента в грунте к концентрации элемента в растениях и коэффициенты накопления (Кн) - отношение концентрации элемента в растениях к концентрации элемента в грунте [5]. Исследования состава атмосферного воздуха на содержание общепромышленных загрязнителей проводились с помощью газоанализатора ГАНК-4, предназначенного для автоматического непрерывного контроля концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. Прибор зарегестрирован в Госреестре №24421-09, свидетельство RU.C.31.076.A №36646, сертификат соответствия РОСС RU.ME20.B006059. №7888645.
Накопительная способность мохового покрова в смешанных образцах (ОХХО): Atrichum
^mdulatum Hedw., Sanionia uncinatis Hedw., Brachythecium salebrosum Web. et Mohr, Plagiomn . cinclidioides Hueb., Pylaisia polyantha Hedw., Plagiothecium laetum Schimp; Dicranum scoparium Hedw. Ни в одном образце мохообразных Co не обнаружен. Самая высокая концентрация V (в пределах ОДК) на реперных точках первого круга, на других он отсутствует. Концентрации остальных химических элементов (Sr, Fe, Pb, Zn, Ni, Cu, Mn, Ti, Cr) находятся в пределах ОДК. Из 12 элементов на расстоянии 700 мот объекта в почве увеличена концентрация - 5, уменьшена - 6; на расстоянии 1000 м увеличена -
7, уменьшена всего лишь 3; на расстоянии 1500 м - увеличена - 7, уменьшена - 5. На всех IIII увеличена концентрация Mn, но уменьшена - Ti. Четкое увеличение концентрации элементов в почве фиксируется на расстоянии 1000 и 1500 мот объекта.
Коэффициенты накопления (КН) и перехода (КП) металлов у бриофитов позволяют оценить биодоступность химических соединений для мохообразных и использовать последние в качестве естественных накопителей различных загрязняющих веществ. КП свидетельствует об интенсивности поступления, КН - о степени аккумуляции элементов и их соединений бриофитами. Виды мохового покрова накапливает элементы неодинаково При анализе образцов мохообразных на одних и тех же пробных площадках в реперных точках в 2008- 2011 гг., но в разное время года (вегетационный период, при его окончании) статистически достоверных различий в валовой концентрации 12 элементов группы тяжелых металлов не выявлено.
Менее всего в моховом покрове происходит адсорбция Co,V; более - Fe, Pb, Zn и Mn. Повышенная концентрация Fe, Zn и Mn объясняется тем, что эти элементы входят в состав коферментов и диагностируются в любых живых компонентах ценозов. Pb - ксенобиотик первой группы, активно включаются в биологические циклы малого круговорота и наиболее интенсивно накапливаются в живом веществе - бриофитах. Адсорбцию мохообразными других химических элементов в различных соотношениях можно объяснить изменением интенсивности солнечной инсоляции, а также различной скоростью их фотосинтеза.
Фоновые виды лишайников в биотопах исследуемой территории - Xanthoria parientina, Parmeliopsis ambigua, Physcia stellaris, Lecanora allophana, Hypogymnia physodes, спорадически встречаются - Cladonia fimbriata, C. carneola, Evernia mesomorpha, Physcia aipolia, P. stellaris,P. acetabulum, Parmelia sulcata, Imshaugia aleurites.
Расчет синтетических индексов - ИП и ИАЧ - показал, что состояние атмосферы на обследованных реперных точках благоприятное: ИП изменяются от 2,09±0,10 («чистая зона») до 4,07±0,71 («смешанная зона»), ИАЧ - от 13,3±2,2 до 16,25±1,88 (благоприятная по состоянию атмосферы зона). Лихеноиндикационные исследования подтверждены инструментальными данными (табл.).
Показатели ИАЧ менее информативны. Они позволили установить наличие нормальной зоны по общему состоянию атмосферы, без дифференциации границ.
Из 65 образцов почвы при культивировании выделены 31 вид почвенных водорослей из Сине-зеленые(С), Зеленые (С1), Желто-зеленые(Х), Диатомовые (В), Эвгленофитовые (Е). Почвенные альгосинузии обеднены видами независимо от положения исследуемых участков.
Таблица
Состояние атмосферного воздуха на основе комплексных данных__________________
ИП ИАЧ Результаты определения общепромышленных загрязнителей, мг/м3
Вещество ПДК (атм. воздух), мг/м3 Фактическая концентрация, мг/м3
2,09±0,10 13,3±2,2 СО 5,0 1,10
SÜ2 0,5 0,0006
NO 0,4 0,01
NO 2 0,2 0,011
4,07±0,71 16,25±1,88 СО 5,0 0,987
SÜ2 0,5 0,009
NO 0,4 0,007
NO 2 0,2 0,003
Различия в числе видов водорослей в почвенных пробах различных реперных точек (точках первого, второго и третьего круга) статистически недостоверно (tT < tnp). Однако доминирующий видовой состав альгофлоры четко отражает тип почв в районе техногенного объекта: в экосистемах лугов, опушек, лесных ценозах. Доминантными и субдоминантными видами в почвенных образцах зарегистрированы Pleurococcus vulgaris (Х-форма), субдомиантный - Scenedesmus caudate (Х-форма), Phormidium autumnale (Р-форма), Pleurococcus vulgaris и Navicula mutica (В-форма), Chlorococcum sp. (Ch-форма). На последних стадиях культивирования доминантными видами диагностировались виды
юда Nostoc, Cylindrospermum.
Систематический состав водорослей по ключевым участкам водорослей представлен наиболее распространенными формулами: CI6C4X2B3, CI7C7X3 В3Е1. Экологический состав альгогруппировок по набору жизненных форм: P(ChXCN)BH, C(ChB)XP(HN). С- формы и немногочисленные Х-формы -неустойчивы против засухи, предпочитают теневые условия. Формы Ch характеризуют виды-убиквисты, которые первыми начинают заселять субстраты. Доминанты - виды С-формы, образуют обильную слизь, слизистые чехлы, обладают значительной водоудерживающей способностью, препятствующие проникновению токсикантов. В-формы часто живут в выделяемой слизи других водорослей, Р-формы -ксерофиты, заселяют голые участки почвы. Т. о., спектр жизненных форм водорослей отражает естественные абиотические условия биотопов в экосистемах, где отбирались пробы почвы. Но, судя по видовому составу водорослей, биохимические процессы проходят интенсивно в местах с нарушенным почвенным покровом и могут диагностироваться как восстановительные.
Проводились наблюдения за состоянием популяций редких и спорадически распространенных видов флоры в районе реперных точек объекта. Обнаружены новые виды - дрок германский - Genista germanica L., венечник ветвистый - Anthericum ramosum L., шпажник черепитчатый - Gladiolus imbricatus L., гвоздика пышная - Dianthus superbus L. Для Genista germanica отмечено 1 местонахождение в сосняке горичниковом Семецкого лесничества в реперной точке 30 санитарнозащитной зоны (ССЗ) ОУХО: 3 растения в генеративном состоянии. Anthericum ramosum L. Растения создают аспект в сосняке разнотравном и осиннике разнотравном Семецкого лесничества в реперной точке 68 ОУХО (52°42'093'', 33°33'442'').. На общей площади в 10 м обнаружено 97 особей вида. Gladiolus imbricatus L.: 18 особей зарегистрированы на опушке разнотравной термофильной дубравы в реперной точке 6 ОУХО. Dianthus superbus: 2 куртины растений на окраине разнотравного сосняка в Семецком лесничестве (52°47'667'', 33°31'724''), реперная точка 29 натерритории ССЗ ОУХО.
Состояние ранее зарегистрированных популяций лилии саранки - Lilium martagon L. стабильное, растения спорадически встречается на территории реперных точек ССЗ ОУХО
Таким образом, состояние природных экосистем по большинству исследуемых параметров, в целом, характеризуется положительно. Установлены взаимосвязи между основными показателями, характеризующими эколого-биологическое, химическое состояние объектов экомониторинга и ведущими стрессорными факторами. Фоновое и текущее состояние природных экосистем (за четырехлетний период) и их компонентов по всем исследуемым параметров, в целом, характеризуется положительно, без изменений.
Выбор региональных объектов и критериев комплексного мониторинга, сравнительная характеристика показателей с фоновыми позволит осуществить достоверные исследования состояния природной среды и разработать систему принятия своевременных правильных решений по стабилизации и реабилитации компонентов сред обитания.
Практические рекомендации
1 Рекомендовать мохообразные к применению в фоновом мониторинге района ОХХО по отношению к Sr, Pb, Zn, Cu, Fe, Mn. Элементы мохового покрова лесных экосистем использовать для фиторемедитации почв при возможных значительных загрязнениях отдельными видами токсикантов.
2 Включить в программу биомониторинговых исследований района ОХХО многолетние наблюдения за проективным покрытием эпигейных и эпифитных моховых синузий в лесных экосистемах.
3 Продолжить наблюдения за изменением индексов чистоты атмосферы и индексов полеотолерантности лихенобиоты, диагностику состояния популяций редких видов.
Results monitors works according to a condition biote and inert components of area of objects on storage and recycling of the chemical weapon in territory of Pochepsky area of Bryansk area are generalised. The system of tracing of the information in complex monitoring as the important link of production of processing of the chemical weapon is presented. The background and current condition natural экосистем and their components on all investigated parametres is established, that, as a whole, is characterised positively, without changes.
The key words: background monitoring, biomonitoring, bioindication
Список литературы
1. Анищенко Л.Н. Брио- и лихеноиндикационная оценка общего атмосферного загрязнения городской экосистемы // Растения, микроорганизмы и среда: Тез. докл. IV межвуз. конф. молодых ботаников. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. С.9.
2. Анищенко Л.Н. Бриоиндикация общего состояния атмосферы городской экосистемы (на примере г. Брянска) // Экология. 2009. № 4. С. 264-270.
4.Кузнецов М. С. Методы изучения микроорганизмов. М.: Наука, 1989. 132 с.
5. Лес. Человек. Чернобыль. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации / В. А. Ипатьев, В. Ф. Багинский, И. М. Булавик, А. М. Дворник, В. Е. Волчков, Г. Г. Гончаренко и др. Под ред. В. А. Ипатьева. Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси, 1999. 396 с.
6. Мартин Л., Трасс X. Лихеноиндикационное картирование г. Таллинна / Л. Мартин, X. Трасс // Лихеноиндикация состояния окружающей среды. Материалы Всесоюзн. конф. 3-5 окт. 1978. Таллинн, 1978.С. 134-139.
7. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04. СПб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. 20с
8. Определитель низших растений. Т. 1. Ред. Курсанов Л.И. М.: «Советская наука», 1953. - 483 с.
9. Трасс Х.Х. Анализ лихенофлоры Эстонии: Автореф.дис.... докт. биол. наук. Л.: БИН АН СССР, 1968. 80 с.
10. Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемыэкологического мониторингаимоделирования экосистем. Л., 1985. Т.7. С. 122-137.
11. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб: Мир и семья, 1995. 992 с.
12. Штина Э.А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969. 243 с.
13. De Sloover J., F. LeBlanc Mapping of atmospheric pollution on the basis of lichen sensitivity // Proc. Symp. Recent Advances in Tropical Ecology // Ed.by R.Misra. Varansi. R. Misra, B. Gopal eds. 1968. P. 42-56.
14. Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A. and others. The check-list of mosses of East Europe and North Asia. Arctoa. T. 15. 2006. 1-130 p.
15. Santesson R. The lichens and lichenocolous fungi of Sweden and Norway. 1993. 240 p.
16. The Lichen Flora of Great Britain and Ireland. 1994. 710 p.
17. Hawksworth D.L., Kirk P.M., Sutton B.S., Pegler D.N. Ainsworth et Bisby s Dictionary of the Fungi. 8 th Edition. Egham. CAB Intern., 1995. 616 s.
Об авторах
Анищенко Л.Н. - профессор Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, eco [email protected]
Акименков Н.В. - директор филиала ФГУ ГосНИИЭНП «Региональный центр государственного контроля и мониторинга по Брянской области», [email protected]
Бачегов С.А. - начальник лаборатории экоаналитического контроля филиала ФГУ ГосНИИЭНП «Региональный центр государственного контроля и мониторинга по Брянской области», [email protected]
Шматова Л.М. - аспирант Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, [email protected]
