Дипломная (вкр): Изучение влияния антропогенной нагрузки на травянистую растительность Лабинского района

Отбор проб производился следующим образом. Точечные пробы отбирались на пробной площадке из одного слоя методом конверта, по диагонали.

Количество точечных проб должно соответствовать ГОСТ 17.4.3.01-83. Точечные пробы отбирались шпателем из прикопок послойно с глубины 0-5 и 5-20 см массой не более 200 г каждая. Объединённую пробу составляли путём смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Пробы почвы для химического анализа высушивают до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-75.

Почва растиралась в ступке пестиком и просеивалась через сито с диаметром отверстий 1 мм.

Масса объединённой пробы должна быть не менее 1 кг.

Проба высушивалась при комнатной температуре до воздушно - сухого состояния, измельчалась с помощью лабораторного гомогенизатора или в фарфоровой ступке. Просеивалась через сито с диаметром ячейки 1 мм, квартовалась и отбиралась для анализа в параллельные навески.

Далее по методикам, описанным ниже, проводились химические анализы, выбор методики зависел от определяемого вещества:

Органическое вещество - ФМ ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества

рНKCl - П ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её рН по методу ЦИНАО

Свинец (валовое содержание) - ААС (атомно-абсорбционная спектроскопия) ИСП РД 52.18.191-89 МУ. Методика выполнения измерений (МВИ) массовой доли кислоторастворимых форм металлов в пробах почвы атомно - абсорбционным анализом.

Кадмий (валовое содержание); Цинк (вал) - ПНДФ 16.1:2.2:2.3.36 МВИ валового содержания кадмия, цинка в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии ПНДФ 16.1.4-97, МВИ массовой доли кадмия и свинца в почвах и почвенных вытяжках методом пламенной атомно-абсорбционная спектроскопия после проточного сорбционного концентрирования.

Ртуть - ААС ПНДФ 16.1:2.3:3.10-98, МВИ содержания ртути в твёрдых объектах (почвы, компосты, пробы растительного происхождения, осадки сточных вод) методом атомно-абсорбционная спектроскопии («метод холодного пара»).

Свинец подвижный - ААС РД 52.18.289-90 МУ. МВИ массовой доли подвижных форм металлов (ртуть, свинец, цинк, кадмий) в пробах почв атомно-абсорбционным анализом.

бенз(а)пирен - ВЭЖХ ПНДФ 16.1:2:2.2:3.39-03, МВИ массовой доли бенз(а)пирена в пробах почв, грунтов, донных отложений и твёрдых отходов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием анализатора жидкости «Флюорат-02» в качестве флуориметрического детектора.

3.2.3 Методы изучения влияния загрязняющих веществ на органы травянистых растений города Краснодара на примере Polygonum aviculare

Анализ накопления тяжёлых металлов в органах Polygonum aviculare проводился методом атомно-адсорбционной спектроскопии на приборе «Спектр» СП-115 по «Методическим указаниям по проведению полевых и лабораторных исследования почв и растений при контроле загрязнений окружающей среду металлами» [Гидрометеоиздат, 1981].

Оценка полученных результатов проводилась в соответствии с предельно допустимыми концентрациями, установленными СанПин 2.3.21078-01 для чаёв на растительной основе, в связи с отсутствием нормативов для лекарственных или дикорастущих трав

Полученные данные были обработаны с помощью стандартных методов вариационной статистики.

Растительный материал отбирался в августе 2013 года во второй половине дня в сухую погоду, температура воздуха не превышала 26 ° С.

Пробоподготовка для атомно-абсорбционного определения содержания металлов в растениях проводилась методом сухой минерализации. Образцы биоматериала измельчались, перемешивались и высушивались в сушильном шкафу при температуре 100 °С [Методика определения токсичных … , 1999].

Навеска массой 5 г сжигалась в муфельной печи при ступенчатом (на 50 °С каждые 0,5 часа) нагревании до 500 °С. Зола смачивалась раствором HNO3 (разведение 1:1) и высушивалась. Остаток заливался 1-% раствором HCl, фильтровался через фильтр «синяя лента» в мерную колбу и объём доводился раствором HCl до 25 мл. Далее проводилось определение тяжёлых металлов на атомно-абсорбционном спектрометре.

4. Изучение влияния загрязняющих веществ на травянистые растения города Краснодара

.1 Систематический состав и жизненные формы травянистых растений города Краснодара

По литературным данным, было выявлено, что систематический состав травянистой растительности города Краснодара насчитывает 69 видов, относящихся к 56 родам и 16 семействам. Систематический состав и жизненные формы растений представлены в приложении А.

Анализ жизненных форм растений показал преобладание терофитов (29,64 %). Расселение терофитов обычно происходит при условии слабой конкуренции со стороны многолетников, что характерно для нарушенных местообитаний. Это говорит о слабой степени формирования растительных сообществ в городских экотопах (на антропогенно трансформированных территориях). Гемикриптофиты занимают второе место (24,19 %). На долю криптофитов приходится 18,95 %, хамефитов 1,61 %. К терогемикриптофитам относится 9,88 % видов.

Анализ распределения видов по биоморфологическим группам показал, что флора города характеризуется как «терофитно-гемикриптофитная», лидирующие положение терофитов обусловлено сильной нарушенностью растительного покрова в городских условиях [Литвинская, Постарнак, 2011].

Таксономический анализ показал (рисунок 1), что политипными являются 4 семейства: Asteraceae - 20 видов (Taraxacnm officinale, Artemisia absinthium, Ambrosia artemisiifolia и др.); Brassiacaceae - 7 видов, (Capsella bursa - pastoris, Brassica campestris, Barbarea vulgaris и др.); Poaceae - 14 видов (Avena fatual, Elytrigia repens, Hordeum mиrinиm и др.); Fabaceae - 10 видов (Melilolus officinalis, Trifolium arvense, Vicia cracca и др.).

Рисунок 1 - Таксономический анализ травянистой растительности города Краснодара

Анализ жизненных форм травянистых растений города Краснодара показал, что на первом месте по основной жизненной форме стоят травянистые монокарпики (44,8 %). Это является особенностью урбанофлор [Литвинская, Постарнак, 2011].

.2 Экологический анализ травянистых растений города Краснодара

По отношению к влажности прослеживается мезофильный тип травянистых растений города Краснодара (рисунок 2). На долю мезофитов приходится 49,95 %, на втором месте ксеромезофиты - 34,7 %, далее идут мезоксерофиты (15,41 %).

Высокий процент мезофитов указывает на специфику климатических условий и географического положения города, а также на наличие в городской среде большого числа экотопов с достаточным увлажнением (лесополосы, лесопарки и др.). Местообитания в городских кварталах и промышленной зоне испытывают недостаток влаги, причинами которого является особенность городского климата и уплотнения почвы. Поэтому в зоне застройки ксеромезофиты и мезоксерофиты играют значительную роль в растительном покрове. Высокий процент видов ксерофитной группы свидетельствует о процессе синантропизации городской флоры [Литвинская, Постарнак, 2011].

Рисунок 2 - Экологический анализ травянистой растительности города Краснодара по отношению к влаге

Одним из важных экологических факторов в жизни растений является также свет. В целом отмечено преобладание светолюбивых и теневыносливых видов (64 % от всей урбанофлоры), что связано с наличием в городе множества хорошо освещенных участков. Тенелюбивые и световыносливые виды преимущественно обитают в мало нарушенных местообитаниях (парки, скверы, зеленые зоны, лесопарки) - 36 % видов.

Таким образом, следует сделать вывод, что морфологические признаки урбанофлоры города Краснодара специфичны, так как видам растений приходится приспосабливаться к городским условиям, где лимитирующими факторами являются уплотнение почвы, факторы транспортных зон, условия сплошной застройки.

4.3 Оценка загрязнения атмосферного воздуха города Краснодара

Оценка загрязнения атмосферного воздуха города Краснодара проводилась на трёх постах контроля загрязнений (ПКЗ): ПКЗ - Ботсад Кубанский ГАУ; ПКЗ-1 - пересечение улиц Красных Партизан и 2-я Линия; ПКЗ-2 - пересечение улиц Тургенева и Северная.

Было отобрано и обработано 31432 проб атмосферного воздуха. Концентрации загрязняющих веществ, представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1 - Средние концентрации загрязняющих веществ согласно данным ПКЗ-1

Для графического изображения состояния загрязнения атмосферы, концентрации замеряемых веществ представлены в долях ПДК. Доля ПДК - отношение концентрации вещества (мг/м3) к гигиеническому нормативу (мг/м3). Результаты представлены на рисунке 3.

Рисунок 3. Доли ПДКс.с. загрязняющих веществ в общем загрязнении атмосферного воздуха согласно ПКЗ - 1, ПКЗ - 2.

Проведённый анализ данных с ПКЗ-1, ПКЗ-2 показал, что анализов, превышающих ПДК м.р. (максимально разовая предельно допустимая концентрация) на ПКЗ не выявлено.

Проведённый анализ данных постов контроля загрязнений (ПKЗ) показал, что средняя концентрация загрязняющих веществ в пробах не превышала ПДКс.с. (среднесуточная предельно допустимая концентрация).

.4 Оценка загрязнения почв города Краснодара

В условиях города почва подвергается значительным изменениям. На её качество оказывает влияние строительство, в результате которого происходит перемешивание почвенных слоёв и переуплотнение. Выбросы от автомобильного транспорта привносят значительное количество загрязнителей, накапливающихся в почве, а с атмосферными осадками попадают в грунтовые воды и поверхностные водоёмы.

По результатам анализов были сделаны следующие заключения:

в точке Тургенева/Северная было выявлено превышение ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) по нефтепродуктам в 1,5 раза, по цинку - в 1,5 раза, превышение ПДК свинца - в 2 раза;

в точке Красных Партизан/2 - я линия концентрация свинца в почве составила 1,8 ПДК;

в точке контроля Ботсад Кубанский ГАУ превышений не выявлено.

.5 Определение содержания тяжёлых металлов в тканях органов Polygonum aviculare

Растительный материал собирался в августе 2013 года во второй половине дня в сухую погоду, температура воздуха не превышала 26 ° С. Количество определяемых ТМ в сухой массе Polygonum aviculare изложены в результатах атомно-абсорбционной спектроскопии (таблицы 3,4,5).

Таблица 3 - Количественный элементный анализ по спектрам поглощения органов травянистого растения Polygonum aviculare L., определяемый показатель - свинец

Таблица 4 - Количественный элементный анализ по спектрам поглощения органов травянистого растения Polygonum aviculare L., определяемый показатель - кадмий

Таблица 5 - Количественный элементный анализ по спектрам поглощения органов травянистого растения Polygonum aviculare L., определяемый показатель - цинк

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что Polygonum aviculare не является хорошим фиторемедиатором. Его аккумулятивная способность не высока. Наиболее активно накапливается цинк. Также были отмечены две наиболее яркие тенденции: накопление ТМ растением напрямую зависит от их содержания в почве; наиболее активно Polygonum aviculare аккумулирует металлы корневой системой, что может свидетельствовать как о ее большей уязвимости и подверженности накоплению поллютантов, так и о защитном механизме ассимиляционных органов растения, на это указывает также относительно низкий коэффициент перемещения металлов в частях растения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам работы сделаны следующие выводы: