RU2648758C2 - Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution - Google Patents
Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648758C2 RU2648758C2 RU2016110735A RU2016110735A RU2648758C2 RU 2648758 C2 RU2648758 C2 RU 2648758C2 RU 2016110735 A RU2016110735 A RU 2016110735A RU 2016110735 A RU2016110735 A RU 2016110735A RU 2648758 C2 RU2648758 C2 RU 2648758C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epiphytic
- lichens
- heavy metals
- samples
- atmospheric air
- Prior art date
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title 1
- 241001542640 Xanthoria parietina Species 0.000 claims abstract description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 241000004873 Evernia prunastri Species 0.000 claims abstract description 13
- 241001441357 Usnea hirta Species 0.000 claims abstract description 9
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 241001052560 Thallis Species 0.000 abstract description 12
- 241000894007 species Species 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 241000705913 Parmeliopsis ambigua Species 0.000 description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 5
- 241000502522 Luscinia megarhynchos Species 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 4
- 241000217501 Phaeophyscia ciliata Species 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 241000141616 Cladonia coniocraea Species 0.000 description 2
- 241000705885 Flavoparmelia caperata Species 0.000 description 2
- 241000736285 Sphagnum Species 0.000 description 2
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 2
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 241000195940 Bryophyta Species 0.000 description 1
- 241000221635 Cladonia Species 0.000 description 1
- 241000724671 Cladonia arbuscula Species 0.000 description 1
- 241000158001 Cladonia rangiferina Species 0.000 description 1
- 241000004877 Hypogymnia physodes Species 0.000 description 1
- 241000232903 Nephroma arcticum Species 0.000 description 1
- 241000797947 Paria Species 0.000 description 1
- 241000335143 Peltigera canina Species 0.000 description 1
- 241000018658 Xanthoria Species 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G23/00—Forestry
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
- A01H15/00—Fungi; Lichens
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Botany (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Virology (AREA)
- Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области лесного хозяйства, экологии, в частности к оценке содержания элементов группы тяжелых металлов, таких как Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn в атмосферном воздухе по степени их накопления слоевищами эпифитных лишайников, выполняющих функции живого поглотителя и сорбирующей поверхности. Повышенная способность лишайников к аккумуляции этих трансграничных поллютантов объясняется высокой активностью катионного обмена, отсутствием кутикулярного слоя, обеспечивающего свободное проникновение тяжелых металлов через всю поверхность таллома [1].The invention relates to the field of forestry, ecology, in particular to the assessment of the content of elements of the heavy metal group, such as Sr, As, Cu, Ni, Co, Pb, Zn, Fe, Mn in atmospheric air according to the degree of their accumulation by epiphytic lichen thallus, performing functions of a living absorber and a sorbing surface. The increased ability of lichens to accumulate these transboundary pollutants is explained by the high activity of cation exchange, the absence of a cuticular layer that ensures the free penetration of heavy metals through the entire thallus surface [1].
Традиционный путь определения тяжелых металлов - сложный, включающий использование передвижных и стационарных постов и станций, дорогостоящего оборудования, а также анализ воздушных фильтров (аспирационный метод) или анализ атмосферных осадков (седиментационный метод). Предлагаемый метод направлен на устранение этих недостатков, в частности он позволяет оценивать загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами за определенный период времени, а также проводить ретроспективный анализ, т.к. эпифитные лишайники - биоиндикаторы, обладающие свойством аккумуляции и длительного сохранения загрязнителей.The traditional way of determining heavy metals is a complex one, including the use of mobile and stationary posts and stations, expensive equipment, as well as analysis of air filters (aspiration method) or analysis of precipitation (sedimentation method). The proposed method is aimed at eliminating these shortcomings, in particular, it allows one to evaluate atmospheric air pollution with heavy metals for a certain period of time, as well as conduct a retrospective analysis, since epiphytic lichens are bioindicators with the property of accumulation and long-term preservation of pollutants.
Также известно, что для целей бриомониторинга обычно используются напочвенные виды лишайников и имеющие узкие границы ареалов, например Peltigera canina (L.) Willd., виды рода Cladonia, редкие во многих регионах - Flavoparmelia caperata (L.) Hale, Nephroma arcticum (L.) Torss. [2-4].It is also known that for the purpose of bryomonitoring, ground lichens are usually used and have narrow ranges, for example, Peltigera canina (L.) Willd., Species of the genus Cladonia, rare in many regions - Flavoparmelia caperata (L.) Hale, Nephroma arcticum (L. ) Torss. [2-4].
Наиболее близким по технологии, методическим приемам и планируемому результату к заявляемому является способ биоиндикации радиоактивного загрязнения воздуха с использованием сфагнового мха. Для этого из сфагновых мхов, собранных на реперных точках и пробных площадках, изготавливают пробы для экспонирования и для контрольных образцов. Пробы устанавливают по трансктам в различных точках сети опробования, помещая на деревьях или на шестах на высоте 1,8 м от поверхности почвы [5]. Недостаток рассматриваемого способа - ограниченная область применения (только радиационный мониторинг), использование мохообразных как менее чувствительных видов, необходимость изъятия и транспортировки, а также прикрепления образцов, отсутствия гомогенизации проб.The closest in technology, methodology and the planned result to the claimed is a method of bioindication of radioactive air pollution using sphagnum moss. To do this, from sphagnum mosses collected at reference points and test sites, samples are made for exposure and for control samples. Samples are installed via transports at various points in the sampling network, placed on trees or on poles at a height of 1.8 m from the soil surface [5]. The disadvantage of this method is the limited scope (only radiation monitoring), the use of bryophytes as less sensitive species, the need for removal and transportation, as well as attachment of samples, lack of homogenization of samples.
По аналогии предлагается использование эпифитных лишайников, имеющих широкий ареал, эвритопных видов для мониторинга тяжелых металлов в атмосферном воздухе как антропогенно преобразованных местообитаний, так и естественных при аэротехногенном загрязнении.By analogy, the use of epiphytic lichens with a wide range of eurytopic species for monitoring heavy metals in atmospheric air, both anthropogenically transformed habitats and natural ones during aerotechnogenic pollution, is proposed.
Основная задача, на решение которой направлено изобретение, - обеспечение оптимальных условий существования организмов и, в частности, человека в условиях аэротехногенного загрязнения.The main task to which the invention is directed is to provide optimal living conditions for organisms and, in particular, humans in the conditions of aerotechnogenic pollution.
Сформулированная задача достигается тем, что в способе оценки содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе, согласно которому в качестве биоиндикатора используют эпифитные лишайники, выполняющие функции поглощающих поверхностей, отобранных на пробных площадках в реперных точках, площадь сбора не менее 10×10 м, упакованные в бумажные мешки и транспортированные в лабораторию, где отобранные образцы очищают от включений, коры, в отличие от прототипа в качестве биоиндикаторов используют эпифитные, широко распространенные (эвритопные, фоновые) виды Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., у Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., отобранные, высушенные, подготовленные для анализа методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии, на основании результатов этого анализа делают вывод о загрязненности атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn) путем сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах лишайников, отобранных на исследуемой территории относительно проб эпифитных лишайников, отобранных на фоновой территории (с известным загрязнением).The stated problem is achieved by the fact that in the method for assessing the content of heavy metals in atmospheric air, according to which epiphytic lichens are used as a bioindicator, which act as absorbing surfaces taken at test sites at reference points, the collection area is at least 10 × 10 m, packed in paper bags and transported to the laboratory, where the selected samples are cleaned of inclusions, bark, unlike the prototype, epiphytic, widespread (eurytopic, background) species of Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., Selected, dried, prepared for analysis by X-ray fluorescence spectrometry, based on the results of this analysis, conclude that atmospheric air pollution with heavy metals (Sr, As, Cu, Ni, Co, Pb, Zn, Fe, Mn) by comparing the concentration of heavy metals in lichen samples taken in the study area relative to epiphytic lichen samples taken in the background area (with known pollution).
Относительно прототипа новым в способе является то, что в качестве биоиндикаторов загрязнения воздуха тяжелыми металлами (Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn) используют эпифитные виды лишайников, в частности широко распространенные в антропогенно преобразованных и естественных местообитаниях - Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., у Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., выполняющие функции поглощающей поверхности.Regarding the prototype, a new one in the method is that epiphytic species of lichens are used as bioindicators of air pollution by heavy metals (Sr, As, Cu, Ni, Co, Pb, Zn, Fe, Mn), in particular, widely distributed in anthropogenic transformed and natural habitats - Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., Acting as an absorbent surface.
Новым является и отбор проб. Он заключается в том, что при пробоотборе изымаются лишайники с древесных стволов на 1,6-1,8 м острым инструментом. Отобранные пробы собирают в бумажные пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. В таком виде они доставляются в лабораторию.Sampling is also new. It consists in the fact that during sampling lichens are removed from tree trunks by 1.6-1.8 m with a sharp tool. Selected samples are collected in paper bags with the obligatory indication of the date and place of collection. In this form, they are delivered to the laboratory.
Новым является и пробоподготовка проб эпифитных лишайников к определению содержания в них тяжелых металлов, которое проводят следующим способом. Сначала пробы очищают от инородных включений, рассыпают на чистую бумагу, мацерируют ручным способом, гомогенизируют и проводят предварительную сушку в течение 2-3 дней, а затем в сушильном шкафу в течение суток при температуре +160°C. Высушенные пробы собирают в бумажные пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. Это позволяет хранить пробы лишайников продолжительное время, при этом не оказывается влияния на содержание тяжелых металлов в пробах. Непосредственно перед анализом проводится пробоподготовка по методическим указаниям для работы на рентгенофлуоресцентном спектрометре Спектроскан Макс.New is the sample preparation of samples of epiphytic lichens to determine the content of heavy metals in them, which is carried out in the following way. First, the samples are cleaned of foreign inclusions, scattered on clean paper, macerated by hand, homogenized and pre-dried for 2-3 days, and then in the oven for 24 hours at a temperature of + 160 ° C. Dried samples are collected in paper bags with the obligatory indication of the date and place of collection. This allows you to store lichen samples for a long time, while there is no effect on the content of heavy metals in the samples. Immediately before the analysis, sample preparation is carried out according to the guidelines for working with the Spectroscan Max. X-ray fluorescence spectrometer.
Использование эпифитных лишайников приводит к упрощению метода, уменьшению трудоемких операций, применению доступных для математической обработки признаков биоиндикаторов.The use of epiphytic lichens leads to a simplification of the method, a decrease in labor-intensive operations, and the use of bioindicator features available for mathematical processing.
Пример конкретной реализацииConcrete implementation example
Для установления комплексных показателей лихенобиоты образцы фоновых видов эпифитных, эпиксильных и эпигейных лишайников собирались в летний и зимний период времени в эталонных экосистемах ФГУ «Заповедник «Брянский лес» (Суземский и Трубчевский районы Брянской области) (кв. 69, 70, 85, 86, 89, 90, 92, 93, 94, 99, 108, охранной зоне - кв. 1), на территории четырех административных районов г. Брянска, лесопарке Соловьи (г. Брянск), в Карховском лесу г. Новозыбкова (Новозыбковский район), д. Веприн (Новозыбковский район), д. Смяльч (Гордеевский район), п. Мирном (Красногорский район), Снежетьском лесничестве (кв. 24). Для комплексных анализов использовались распространенные виды лишайников различных экологических групп: Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Hypogymnia physodes (L.) Nyl. Evernia prunastri (L.) Ach. Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., Phaeophyscia ciliata (Hoffm.) Moberg. Cladonia coniocraea (
Валовое содержание элементов группы тяжелых металлов (ТМ) в слоевищах эпифитных лишайников определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа, который основан на измерении интенсивности рентгеновского флуоренсцентрального (характеристического) излучения определяемых элементов при экспонировании порошковых проб (образцов для анализа). Для работы использовали прибор «Спектроскан Макс» фирмы Spectron [6]. Подготовку проб к анализу валового содержания ТМ осуществляли в соответствии с ОСТ 10259-2000, высушивание проб до воздушно-сухого состояния проводили при температуре 105°C, измельчали лабораторным дисковым истирателем ЛДИ-60М до максимального размера частиц <1 мм. Масса измельченной пробы - не менее 100 г. [6, 7]The gross content of elements of the heavy metals (TM) group in the thalli of epiphytic lichens was determined by the method of X-ray fluorescence analysis, which is based on measuring the intensity of X-ray fluorescence (characteristic) radiation of the elements being determined during the exposure of powder samples (samples for analysis). For work, we used the Spectroscan Max instrument from Spectron [6]. Samples were prepared for analysis of the gross TM content in accordance with OST 10259-2000, the samples were dried to an air-dry state at a temperature of 105 ° C, and ground with an LDI-60M laboratory disk eraser to a maximum particle size of <1 mm. The mass of the crushed sample is not less than 100 g [6, 7]
Анализ результатов исследований для биомассы, концентрации тяжелых металлов осуществлен статистическими методами с использованием пакета MS Excel 2003 [8].The analysis of research results for biomass, concentration of heavy metals was carried out by statistical methods using the MS Excel 2003 package [8].
Номенклатура видов лишайников указана согласно «Списку лихенофлоры России» (2010) [9].The nomenclature of lichen species is indicated according to the “List of lichen flora of Russia” (2010) [9].
Параллельный анализ проб лишайников на валовое содержание ТМ в слоевищах выявил превышение ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) по некоторым из них в различных местообитаниях (рисунки 1-3). Для образцов эпифитной лихенобиоты концентрация свинца выше ОДК определена в слоевищах Parmeliopsis ambigua (Советский район, лесопарк Соловьи), Xanthoria parietina (Советский, Володарский, Бежицкий и Фокинский районы, лесопарк Соловьи), Phaeophyscia ciliata (Бежицкий район), Evernia prunastri (лесопарк Соловьи). Валовое содержание меди превышало ОДК в слоевищах Xanthoria parietina (Советский, Бежицкий районы), Flavoparmelia caperata (Володарский район), Evernia prunastri (лесопарк Соловьи); цинка - Xanthoria parietina (Советский, Володарский районы); никеля - Xanthoria parietina (Бежицкий и Фокинский районы), Parmeliopsis ambigua (Советский и Володарский районы).A parallel analysis of lichen samples for the gross content of HM in thalli revealed an excess of the estimated permissible concentrations (OEC) for some of them in different habitats (Figures 1-3). For epiphytic lichenobiota samples, the lead concentration above the ODC was determined in the thalli Parmeliopsis ambigua (Sovetsky district, Nightingale forest park), Xanthoria parietina (Sovetsky, Volodarsky, Bezhitsky and Fokinsky regions, Nightingale forest park), Phaeophyscia ciliata (Bezhitsia prastriuni), Bezhitsia prastriuni, E Bezhitsiopark, Bezhitsia prastun, . The gross copper content exceeded the UEC in the thalli Xanthoria parietina (Sovetsky, Bezhitsky districts), Flavoparmelia caperata (Volodarsky district), Evernia prunastri (Nightingale forest park); zinc - Xanthoria parietina (Soviet, Volodarsky districts); nickel - Xanthoria parietina (Bezhitsky and Fokinsky areas), Parmeliopsis ambigua (Soviet and Volodarsky areas).
Анализ концентрации ТМ в пробах эпифитных лишайников в урбоэкосистемах выявил накопление отдельных ТМ отдельными слоевищами, что подтверждает мнение о их сильных абсорбционных свойствах [10, 11].Analysis of the concentration of HM in samples of epiphytic lichens in urban ecosystems revealed the accumulation of individual HM by separate thalli, which confirms the opinion of their strong absorption properties [10, 11].
Для Карховского леса (г. Новозыбков, Новозыбковский район) ОДК превышено в основном по меди для всех видов эпифитных лишайников и по никелю для эпиксильного лишайника Cladonia coniocraea. В слоевищах Usnea hirta также превышено валовое содержание меди по ОДК. В окрестностях пгт Мирный слоевища Usnea hirta накопили никель.For the Karkhov forest (Novozybkov city, Novozybkovsky district), the OEC is mainly exceeded for copper for all species of epiphytic lichens and for nickel for the epixyl lichen Cladonia coniocraea. In the thalli of Usnea hirta, the gross copper content in the UEC is also exceeded. In the vicinity of the town of Mirny, the thalli Usnea hirta accumulated nickel.
В охранной зоне заповедника валовая концентрация свинца превышает ОДК для Xanthoria parietina, Evernia prunastri, никеля - для Xanthoria parietina.In the conservation zone of the reserve, the gross concentration of lead exceeds the UEC for Xanthoria parietina, Evernia prunastri, and nickel for Xanthoria parietina.
В кв. 108 территории заповедника валовая концентрация свинца выше ОДК у Xanthoria parietina, никеля - у Evernia prunastri; в кв. 70 меди - у Xanthoria parietina, в кв. 90 и кв. 86 валовое содержание свинца и цинка - у Xanthoria parietina. Вероятно, повышенное содержание некоторых ТМ в фоновых местообитаниях вызвано аэротехногенными причинами и повышенной абсорбционной активностью эпифитных лишайников к токсикантам.In sq. 108 of the reserve's territory, the gross concentration of lead is higher than the ODC in Xanthoria parietina, and nickel in Evernia prunastri; in sq. 70 copper - at Xanthoria parietina, in apt. 90 and apt. 86 gross lead and zinc levels are found in Xanthoria parietina. It is likely that the elevated content of some HM in the background habitats is caused by aerotechnogenic factors and the increased absorption activity of epiphytic lichens to toxicants.
Для проб лишайников, собранных в Снежетьском лесничестве, д. Веприн, д. Смяльч, пгт Мирный, содержание всех ТМ ниже ОДК.For lichen samples collected in the Snezhetskoye lesnichestvo, the village of Veprin, the village of Smyalch, the town of Mirny, the content of all HMs is below the UEC.
Итак, превышение ОДК валового содержания ТМ выявлено в основном в слоевищах эпифитных лишайников: Xanthoria parietina, Evernia prunastri, Usnea hirta, Parmeliopsis ambigua и др. В местообитаниях города все эпифитные лишайники накапливают ТМ выше ОДК, на фоновых территориях - Xanthoria parietina и Evernia prunastri.Thus, an excess of the GPC of the total content of HMs was revealed mainly in the thalli of epiphytic lichens: Xanthoria parietina, Evernia prunastri, Usnea hirta, Parmeliopsis ambigua, and others. In the habitats of the city, all epiphytic lichens accumulate HM above the TEC, in the background territories, Xun Erihoria parietina and Xanthoria paria.
В образцах эпифитных лишайников, собранных в местообитаниях условно фоновых территорий в зимний период, наблюдалось превышение ОДК по свинцу, никелю, меди. Содержание свинца составляло от 35,6 до 65,1 мг/кг, никеля - от 28,9 до 39,5 мг/кг (отличия статистически достоверны, tпракт.>tтабл), меди - от 42,3 до 55,7 мг/кг (отличия статистически недостоверны, tпракт. < tтабл). Превышение ОДК ТМ в образцах, отобранных зимой, свидетельствует о влиянии внутренних факторов (вероятно физиологических) на накопительную способность лишайников. Возникает проблема времени сбора образцов для определения содержания элементов, а также дополнительных исследований влияния возрастных характеристик лишайников на скорость поглощения элементов. Поэтому для биоиндикации аэротехногенного загрязнения возможен сбор и анализ смешанных проб эпифитных лишайников с указанием времени (и сезона) года. Для выявления токсического действия загрязнителей необходимо также согласовывать отбор проб. Однако эти рекомендации нуждаются в тщательной разработке и учете ряда сопутствующих факторов.In the samples of epiphytic lichens collected in habitats of conditionally background territories in the winter, there was an excess of DCC in lead, nickel, and copper. Lead content ranged from 35.6 to 65.1 mg / kg Nickel - from 28.9 to 39.5 mg / kg (differences were statistically significant, t Pract> t Table.), Copper - from 42.3 to 55, 7 mg / kg (differences are not statistically significant, t prakt. <T tab ). The excess of DCM TM in samples taken in winter indicates the influence of internal factors (probably physiological) on the accumulative ability of lichens. The problem arises of the time of collection of samples to determine the content of elements, as well as additional studies of the effect of age-related characteristics of lichens on the rate of absorption of elements. Therefore, for bioindication of aerotechnogenic pollution, it is possible to collect and analyze mixed samples of epiphytic lichens with an indication of the time (and season) of the year. To identify the toxic effects of pollutants, sampling should also be agreed upon. However, these recommendations require careful development and consideration of a number of related factors.
Превышение валового содержания ТМ в слоевищах эпифитных лишайников коррелирует с высокими индексами токсичности - токсичностью, сильной токсичностью, высоким уровнем токсичности (все городские местообитания, экотопы в охранной зоне и ядре заповедника как фоновых территорий) (Анищенко, 2013) [12]. Все токсические эффекты, регистрируемые методами биотестирования, включают комплексное воздействие токсикантов различных форм, а также позволяют учесть и биологические особенности, которые проявляет объект тестирования (лишайник). Проведенные экоаналитические исследования также позволили установить накопительные эффекты, проявляющиеся при воздействии загрязнителей на различные экологические группы лишайников. Наибольшая аккумуляционная способность выявлена у эпифитных видов, особенно у Xanthoria parietina, Evernia prunastri, менее значительно - у Usnea hirta в городских местообитаниях - у Xanthoria parietina и Parmeliopsis ambigua.The excess of the gross content of HM in the thalli of epiphytic lichens correlates with high toxicity indices — toxicity, strong toxicity, and high toxicity (all urban habitats, ecotopes in the conservation zone and the reserve core as background territories) (Anishchenko, 2013) [12]. All toxic effects recorded by biotesting methods include the combined effects of toxicants of various forms, and also allow taking into account the biological characteristics that the test object (lichen) exhibits. The conducted ecoanalytical studies also made it possible to establish the cumulative effects that appear when pollutants act on various ecological groups of lichens. The greatest accumulative ability was revealed in epiphytic species, especially in Xanthoria parietina, Evernia prunastri, less significantly in Usnea hirta in urban habitats - in Xanthoria parietina and Parmeliopsis ambigua.
Регистрация повышенного валового содержания ТМ в охранной зоне и на территории заповедника показывает воздействия химических и других агентов на объекты исследования, а также позволяет сделать предположение о поступлении загрязнителей различной природы с трансграничным перемещением воздушных масс.Registration of the increased gross content of HM in the protected zone and on the territory of the reserve shows the effects of chemical and other agents on the objects of study, and also allows us to make an assumption about the entry of pollutants of various nature with transboundary movement of air masses.
Комплексный анализ также показал невозможность использования лишайников для диагностики уровня общего загрязнения среды в местообитаниях с различным уровнем радионуклидного загрязнения.A comprehensive analysis also showed the impossibility of using lichens to diagnose the level of general environmental pollution in habitats with different levels of radionuclide pollution.
Таким образом, химико-аналитические методы подтвердили значение лишайников как биоиндикаторов общего состояния сред обитания, доказали приоритетное использование эпифитных форм перед эпигейными и эпиксильными при индикации аэротехногенного загрязнения среды.Thus, chemical-analytical methods have confirmed the importance of lichens as bioindicators of the general state of habitats, have proved the priority use of epiphytic forms over epigeneous and epixilic ones in indicating aerotechnogenic pollution of the environment.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В эпифитной лихенобиоте антропогенно преобразованных местообитаний (города, поселки городского типа, деревни) с сочетанным радиационно-химическим загрязнением определены повышенные концентрации элементов группы тяжелых металлов (ТМ). Для Xanthoria parietina установлено повышенное содержание таких ТМ как свинца, цинка, меди, никеля, Parmeliopsis ambigua - свинца, никеля, Evernia prunastri - свинца, меди, Phaeophyscia ciliata - свинца (рисунок 1). Эти лишайники относятся к эпифитным формам.In the epiphytic lichenobiota of anthropogenically transformed habitats (cities, urban-type settlements, villages) with combined radiation-chemical pollution, increased concentrations of elements of the heavy metals (TM) group are determined. For Xanthoria parietina, an increased content of such HMs as lead, zinc, copper, nickel, Parmeliopsis ambigua — lead, nickel, Evernia prunastri — lead, copper, and Phaeophyscia ciliata — lead was found to be elevated (Figure 1). These lichens are epiphytic.
Для местообитаний эталонной территории (ФГУ «Заповедник «Брянский лес») - охранной зоны (рисунок 2) - показаны высокие концентрации ТМ (мг/кг) для биопроб Xanthoria parietina - свинца, никеля, Evernia prunastri - свинца (эпифитные формы). Валовое содержание в слоевищах эпиксильных и эпигейных лишайников остальных ТМ не превышает фоновые значения.For the habitats of the reference territory (Federal State Institution “Bryansk Forest Reserve”) —the protection zone (Figure 2) —high concentrations of HM (mg / kg) for the bioassays of Xanthoria parietina — lead, nickel, Evernia prunastri — lead (epiphytic forms) are shown. The gross content in the thalli of the epixilic and epigeneic lichens of the remaining TM does not exceed the background values.
Для местообитаний ядра заповедной территории (рисунок 3) установлено превышение валовой концентрации (мг/кг) некоторых ТМ в биомассе эпифитных лишайников: Xanthoria parietina - свинца, меди, Evernia prunastri - никеля. В образцах эпифитных лишайников, собранных в местообитаниях условно фоновых территорий в зимний период, наблюдалось превышение ОДК по свинцу, никелю, меди.For the habitats of the core of the protected area (Figure 3), an excess of the gross concentration (mg / kg) of some HMs in the biomass of epiphytic lichens was established: Xanthoria parietina - lead, copper, Evernia prunastri - nickel. In the samples of epiphytic lichens collected in habitats of conditionally background territories in the winter, there was an excess of DCC in lead, nickel, and copper.
Источники информацииInformation sources
1. Шапиро А.И. Физиолого-биохимические изменения у лишайников под влиянием атмосферного загрязнения // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116. - С. 158-171.1. Shapiro A.I. Physiological and biochemical changes in lichens under the influence of atmospheric pollution // Successes in modern biology. 1996.V. 116.- S. 158-171.
2. Золотарева Е.Н., Скрипченко И.И. Современная миграция тяжелых металлов в биосфере. Деп. В ВИНИТИ. 1981. №1167-82. - 125 с.2. Zolotareva E.N., Skripchenko I.I. Modern migration of heavy metals in the biosphere. Dep. IN VINITI. 1981. No. 1167-82. - 125 p.
3. Качур А.И., Скирина И.Ф. Лишайники как биохимические индикаторы среды // Биохимическая индикация окружающей среды. Л.: Наука, 1988. - С. 24-25.3. Kachur A.I., Skirina I.F. Lichens as biochemical indicators of the environment // Biochemical indication of the environment. L .: Nauka, 1988 .-- S. 24-25.
4. Свирко Е.В., Страховенко В.Д. Тяжелые металлы и радионуклиды в слоевищах лишайников в Новосибирской области, Алтайском крае и Республике Алтай // Сибирский экологический журнал. 2006. №3. - С. 385-390.4. Svirko EV, Strakhovenko VD Heavy metals and radionuclides in thalli of lichens in the Novosibirsk Region, Altai Territory, and the Altai Republic // Siberian Journal of Ecology. 2006. No3. - S. 385-390.
5. Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Соболев И.А., Дмитриев С.А. Способ отбора и приготовления проб для радиационного мониторинга экосистем при биоиндикации радиоактивного загрязнения воздуха. Патент RU №2188441, G01W 1/00, 27.08.2002.5. Markelov A.V., Mineeva N.Ya., Sobolev I.A., Dmitriev S.A. A method of sampling and preparation of samples for radiation monitoring of ecosystems during bioindication of radioactive air pollution Patent RU No. 2188441,
6. Методы пробоотбора и пробоподготовки / Ю.А. Карпов, А.П. Савостин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 243 с.6. Methods of sampling and sample preparation / Yu.A. Karpov, A.P. Savostin. - M .: BINOM. Laboratory of Knowledge, 2003. - 243 p.
7. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04. - С-Пб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. - 20 с.7. Methodology for measuring the mass fraction of metals and metal oxides in powder samples of soils by X-ray fluorescence analysis. M 049-P / 04. - St. Petersburg: LLC NPO Spectron, 2004. - 20 p.
8. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990. 352 с.8. Lakin G.F. Biometrics. - M .: Higher. school., 1990.352 s.
9. Список лихенофлоры России. - СПб, 2010. - 194 с.9. List of lichen flora of Russia. - St. Petersburg, 2010 .-- 194 p.
10. Air pollution and lichens / Edited by B.W. Ferry, M.S. Baddeley, D.L. Hawksworth. - London, 1973.10. Air pollution and lichens / Edited by B.W. Ferry, M.S. Baddeley, D.L. Hawksworth. - London, 1973.
11. Monitoring with lichens - monitoring lichens: Proceeding of the NATO advanced research workshop on lichen monitoring // Wales, United kindom, 16-23 August, 2000. P.L. Nimis, Ch. Scheidegger, P.A. Wolseley - eds. - Kluwer Academic Publ.: Dordrecht ets, 2002. - 408 p.11. Monitoring with lichens - monitoring lichens: Proceeding of the NATO advanced research workshop on lichen monitoring // Wales, United kindom, 16-23 August, 2000. P.L. Nimis, Ch. Scheidegger, P.A. Wolseley - eds. - Kluwer Academic Publ .: Dordrecht ets, 2002 .-- 408 p.
12. Анищенко Л.Н. Комплексный подход к определению биоиндикационных качеств компонентов лихенобиоты (на примере Брянской области, Россия) // Вестник Саратовского госагроуниверситета. №7. 2013. - С. 3-7.12. Anischenko L.N. An integrated approach to determining the bioindication qualities of lichen biota components (using the example of the Bryansk region, Russia) // Bulletin of the Saratov State Agrarian University.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110735A RU2648758C2 (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110735A RU2648758C2 (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016110735A RU2016110735A (en) | 2017-09-28 |
| RU2648758C2 true RU2648758C2 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=60047645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110735A RU2648758C2 (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648758C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851830C1 (en) * | 2024-12-25 | 2025-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method for assessing macro- and microelement and heavy metal content in atmospheric air using epigeic and epiphytic lichens under technogenic environmental pollution |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109541149B (en) * | 2018-12-29 | 2023-06-06 | 广东工业大学 | A bio-type atmospheric heavy metal pollution detection and discrimination device and application |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260934C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-09-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method for evaluation of atmosphere contamination by means of lichens |
| WO2007028348A1 (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-15 | Poerschke, Ulrich | Use of mosses and/or lichens and element and method for reducing the particulate matter content of air |
| RU2430357C2 (en) * | 2009-06-17 | 2011-09-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Тверской государственный университет | Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones |
| RU2552953C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of lichenoindication of atmospheric air pollution degree |
-
2016
- 2016-03-23 RU RU2016110735A patent/RU2648758C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260934C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-09-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method for evaluation of atmosphere contamination by means of lichens |
| WO2007028348A1 (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-15 | Poerschke, Ulrich | Use of mosses and/or lichens and element and method for reducing the particulate matter content of air |
| RU2430357C2 (en) * | 2009-06-17 | 2011-09-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Тверской государственный университет | Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones |
| RU2552953C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of lichenoindication of atmospheric air pollution degree |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851830C1 (en) * | 2024-12-25 | 2025-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method for assessing macro- and microelement and heavy metal content in atmospheric air using epigeic and epiphytic lichens under technogenic environmental pollution |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016110735A (en) | 2017-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Markert et al. | Definitions, strategies and principles for bioindication/biomonitoring of the environment | |
| Sloof | Environmental lichenology: biomonitoring trace-element air pollution | |
| Nichols et al. | Rainfall and outbreaks of drinking water related disease and in England and Wales | |
| Vincent et al. | Variability of water quality, metals and phytoplankton community structure in urban stormwater ponds along a vegetation gradient | |
| Barinova et al. | Algal diversity and bio-indication of water resources in Israel | |
| Garty et al. | Lichens and particulate matter: inter-relations and biomonitoring with lichens | |
| Hung et al. | Presence of trace elements in sediment of Can Gio mangrove forest, Ho Chi Minh city, Vietnam | |
| Padovan et al. | Trace metal concentrations in the tropical sponge Spheciospongia vagabunda at a sewage outfall: synchrotron X-ray imaging reveals the micron-scale distribution of accumulated metals | |
| Meyer et al. | Using “bryophytes and their associated testate amoeba” microsystems as indicators of atmospheric pollution | |
| Tanzarella et al. | Genotoxic damage in free-living Algerian mouse (Mus spretus) after the Coto Doñana ecological disaster | |
| RU2648758C2 (en) | Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution | |
| Calvelo et al. | Lichens as bioindicators of air quality in distant areas in Patagonia (Argentina) | |
| Bonanno | Ricinus communis as an element biomonitor of atmospheric pollution in urban areas | |
| May et al. | Design and methods of the California stream quality assessment (CSQA), 2017 | |
| Kenney et al. | Sediment cores from shallow lakes preserve reliable, informative paleoenvironmental archives despite hurricane-force winds | |
| Vitarana | Lichens as a biomonitoring tool for detecting heavy metal air pollution associated with industrial activities in Collie, south-western Australia | |
| Abiye et al. | Receptor modeling of atmospheric aerosols in Federal Capital Territory (FCT), Nigeria | |
| Sondej et al. | Air pollution in Białowieża forest: Analysis of short-term trends from 2014 to 2021 | |
| Ogbonna et al. | Physiochemical properties and anticipated performance of selected plant species in Lokpaukwu Quarry Site in Abia State, Nigeria | |
| Vicol | Environmental quality in forests from Bucharest metropolitan area, Romania. | |
| Malunguja et al. | Heavy metal contamination in forest reserved soils crossed by roads, its ecological risks, and their effects on tree biomass stocking potential | |
| Klimaszewska et al. | Major ions and their relationship in rime and hoarfrost samples from highly urbanized regions. | |
| CHOUTI et al. | Zinc toxicity and sequential extractio lake: A case study of | |
| Zheng | Lichen as a Bioindicator of Mercury Emissions and Deposition from Former Mercury Mines in Central California | |
| Abdulmumin et al. | Nephrocurative effects of aqueous stem bark extract of Boswellia papyrifera (Del.) against acetominophen-induced kidney damage in rats |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190324 |