Глава книги

Динамика изменения химического состава растений севера западной Сибири под влиянием полигонов твердых коммунальных отходов

С. Ю. Кукушкин, Д. Д. Лутовинова, М. Г. Опекунова, А. Ю. Опекунов, Э. Э. Папян, Е. С. Митрофанова
2023

Введение Интенсивное освоение Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) в связи с активной разработкой нефтегазовых месторождений, ростом площадей населенных пунктов, увеличением количества жителей за последние десятилетия привело к образованию значительных объемов отходов производства и потребления [3]. Вследствие этого уязвимая к антропогенному воздействию территория севера Западной Сибири подвергается многостороннему загрязнению [4]. Суровые климатические условия, высокая степень обводненности, низкая скорость восстановления растительных сообществ и другие особенности исследуемой территории способствуют снижению скорости биогеохимических процессов. Помимо природно-климатических особенностей на природу северных регионов влияет повышение средней температуры Земли. Потепление приводит к оттайке многолетнемерзлых пород, характерных для исследуемого региона, что может способствовать изменению потоков миграции химических веществ [5]. За 2020 г. на территории ЯНАО количество образовавшихся твердых коммунальных отходов (ТКО) составило 210 750 т [1]. На жилищнокоммунальное хозяйство приходится 10,3% от всех отходов в регионе [1, 3]. Растения способны аккумулировать различные элементы в зависимости от условий окружающей среды, а также физиологических особенностей [2]. Всестороннее воздействие сопровождается изменением химического состава растений. Уровень содержания элементов зависит от вида растения, нарушенности ландшафтов, а также антропогенных факторов [4]. Уровень загрязнения компонентов природной среды северных регионов можно определить по реакции растений на техногенное воздействие. Поэтому целью проведенного исследования является оценка динамики изменения химического состава индикаторных видов растений в зоне влияния полигонов ТКО в условиях природно-климатических особенностей северных регионов. Регион исследований, объекты и методы В период с 2018-го по 2021 гг. был проведен экологический мониторинг в районе воздействия полигона ТКО, расположенных в г. Новый Уренгой и п. Коротчаево. Для проведения исследования использовался геоэкологический подход, включающий в себя геоботанические, картографо-геоинформационные, ландшафтно-геохимические, химико-аналитические, математические методы. Проведение полевых исследований и отбор проб осуществлялись в зависимости от естественных природных условий изучаемой территории. Основой выбора точек наблюдения являлось ландшафтное строение территории, размещение источников загрязнения, а также особенности атмосферного переноса района исследований. В ходе исследования произведен отбор проб индикаторных видов растений (багульник Ledum decumbens (Ait.) Lodd.ex Steud, лишайник Cladonia alpestris (L.) Rubh.) для выявления особенностей накопления загрязняющих веществ. Определение содержания в растениях химических элементов (Ba, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Pb, Cd, Cr, V, Sr, Zr, Hg, Ba, Fe, Sc, Na, K, Ca, Al) проводилось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) на приборе «ELAN-6100 DRC» при полном кислотном разложение образцов. При камеральной обработке материалов применены методы описательной статистики, статистический анализ. Региональный геохимический фон растений [5] послужил базой для сравнения полученных данных. Обсуждение результатов Техногенное воздействие на растительный покров проявляется в аккумуляции металлов в растениях, а также увеличении зольности [5]. Наиболее чувствительными к повышению уровня содержания загрязняющих веществ в тундровых природно-территориальных комплексах (ПТК) являются лишайник Cladonia alpestris и багульник Ledum decumbens [4, 5]. Изученные виды растений характеризуются индивидуальными биогеохимическими особенностями, которые обуславливают накопление в них различных химических элементов в условиях антропогенного загрязнения [5]. В период с 2018 по 2021 гг. существенных различий концентраций химических элементов как в багульнике, так и в лишайнике не наблюдается. Однако в 2021 г. отмечено снижение содержания всех изученных элементов, за исключением Co, в Cladonia alpestris и Ledum decumbens (табл. 1, 2). Концентрация металлов существенно превышает региональный геохимический фон для тундровой и лесотундровой зоны [5]. Стоит отметить, что общее содержание минеральной части (зольность) растений в течение годов изменяется незначительно. Cladonia alpestris и Ledum decumbens характеризуются разной степенью накопления металлов. В условиях антропогенного воздействия на территорию полигона ТКО в г. Новый Уренгой в багульнике и лишайнике наблюдается уменьшение содержания всех изученных химических элементов, за исключением Co. Отмечается значительное превышение фоновых значений [5] для Ba, Fe в лишайнике и багульнике, что, вероятно, связано с аэротехногенным поступлением металлов, вследствие пыления при движении транспорта в районе размещения полигона, а также погрузочно-разгрузочных работах. Концентрация Zn, Cu, Co, Pb, Cr, V незначительно выше уровня регионального геохимического фона [5]. В районе воздействия свалки ТКО в п. Коротчаево в лишайнике наблюдается увеличение содержания Ba, Zn, Co, Pb, V. Рост концентрации перечисленных элементов обусловлен выносом минеральных частиц за пределы свалки и осаждением металлов на поверхность растений. Стоит отметить превышение содержания Ba, Zn, Cu, Co, Pb, Fe, V относительно регионального фона [5]. Выводы Индикаторные виды растений чутко реагируют на изменение условий окружающей среды. При антропогенном воздействии на естественные ПТК в растениях наблюдется увеличение концентрации металлов, а также возрастание зольности. Анализ изменения химического состава растений в районе воздействия полигонов ТКО на территории г. Новый Уренгой и п. Коротчаево (ЯНАО) позволяет сделать следующие выводы. Сравнение химического состава проб растений, отобранных в различные года, со значениями регионального фона свидетельствует о незначительных изменениях в уровне содержания металлов. Так, например, в 2021 г. отмечено снижение концентрации большинства изученных микроэлементов. Стоит отметить, что содержание металлов в багульнике и лишайнике превышают региональный геохимический фон [5]. В течение проведенных исследований в районе полигона и свалки ТКО для багульника характерно повышенное содержание Ba, Zn, Cu, Fe, в то время как для лишайника - Ba, Zn, Cu, Pb, Fe. Содержание металлов в растениях меняется в зависимости от комплекса природных и антропогенных факторов. Основное влияние на аккумуляцию металлов растениями оказывает аэротехногенное поступление веществ вследствие пыления при движении транспорта на территории полигона, а также погрузочно-разгрузочных работах. Помимо этого, увеличение содержания химических элементов в растениях может быть связано с ростом техногенной нагрузки на исследуемых объектах.

Кукушкин С. Ю., Лутовинова Д. Д., Опекунова М. Г., Опекунов А. Ю., Папян Э. Э., Митрофанова Е. С. Динамика изменения химического состава растений севера западной Сибири под влиянием полигонов твердых коммунальных отходов. 2023;:62-66.
Цитирование

Список литературы

Документы