Оценка состояния прибрежно-водной растительности Гомельского района

0
191
растительность гомельского района

Водные макрофиты и их сообщества являются достаточно чувствительны­ми индикаторами состояния природной среды их обитания. Выработанные у них в процессе адаптивной эволюции признаки достаточно четко определяют уровни химического загрязне­ния воды. Трудно переоценить роль макрофитов в биологическом круговороте веществ и в процессах самоочищения водоемов. Они также используются в качестве технических, кор­мовых, лекарственных, берегозащитных и берегоукрепляющих растений. Водные макрофиты и их сообщества, как и переувлажненные системы в целом, все в большей степени подверга­ются антропогенному влиянию вследствие загрязнения водного и воздушного бассейна. По­этому с целью оценки состояния прибрежно-водной растительности нами в 2012 году прово­дились исследования содержания тяжелых металлов в пробах воды, почвогрунта и расти­тельных образцах прибрежно-водных экосистем Гомельского района.

Объекты и содержание исследований

Ниже приводится характеристика объектов изучения водной и прибрежно-водной растительности поймы реки Сож Гомельского района, приграничного с Черниговской областью. Были выделены водные экосистемы, которые отно­сятся к ассоциациям:

  1. Lemnominoris-Salvinietumnatantis (Slavnic 1956) Komeck 1959 союза Lemnominoris-Salvinietumnatantis Slavnic 1956 em. Tx. 1955, класса Lemnetea minoris R. Tx. 1955;
  2. Nupharo lutei — Nymphaetum albae (Nowinski 1930) Tomasz. 1977 союза Nymphaeion albae Oberd. 1957, порядка Magnopotamion (W. Koch 1926), класса Potametea Klika in Klika et Novak 1941.

Прибрежно-водные экосистемы отнесены к ассоциациям:

  1. Phragmitetum australis (Gams 1927) Schmale 1939 союза Phragmition Koch 1926, по­рядка Phragmitetalia Koch 1926, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941;
  2. Typhetum latifoliae Soo 1927 союза Phragmition Koch 1926, порядка Phragmitetalia Koch 1926, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.
  3. Poo-Festucetum pratensis Sapegin 1986 союза Festucion pratensis Sipaylova, Mirkin, Shelyag et V. Solomakha 1985, порядка Arrhenatheretalia Pawl. 1928, класса MolinioArrhenatheretea R. Tx 1937.
  4. Agrostietum stoloniferae ass. nov. prov., союза Poion paluseris Shelyag, V. Solomakha et Sipaylova 1985, порядка Galio palustris — Poetaria palustris V. Solimakha 1996, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.
  5. Caricetum gracilis (Almguist 1929) R. Tx. 1937 союза Caricion gracilis (Neuhausl 1959) Bal. — Tul. 1963, порядка Magnocaricetalia Piga. 1953, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.
  6. Rumici crispi-Agrostietum stoloniferae Moor 1958 союза Agropyro-Rumicion crispi Nordh. 1940, порядка Agros tietalia stoloniferae Oberd. In Oberd. et al. 1967, класса Polygono arenastri-Poetea annua Rivas-Martinez 1975 corr. Rivas-Martines et al. 1991.
  7. Phalaroidetum arundinaceae Libb. 1931 союза Phalaroidaion anmdinaceae Kopecky 1961, по­рядка Magnocaricetalia Piga. 1953, класса Phragmita-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.
  8. Acoretum calami Eggler 1933 союза Phragmition communis W. Koch 1926, порядка Phragmitetalia W. Koch 1926, класса Phragmita-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.
  9. Glycerio maximae-Caricetum acutae Sapegin 1986 союза Magnocaricion elatae W. Koch 1926, порядка Magnocaricetalia Pign. 1953, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941 с зарослями ивняков acc. Salicetum triandro-viminalis lohm. 1952 союза Salicion albae Th. Muller et gors 1958, порядка Salicetalia purpureae Moor. 1958, класса Salicetea purpureae Moor
  10. Schoenoplectus lacustris отнесенакасс. Scirpetum lacustris Schmale 1939 союза Phrag­mition Koch 1926, порядка Phragmitetalia Koch 1926, класса Phragmito-Magnocaricetea Klika in Klika et Novak 1941.

Проективное покрытие изучаемых экосистем колебалось от 70 до 100 %. Высота тра­востоя от 30 до 130-150 см.

Отбор образцов растений, проб воды и почвы выполнены по существующим методи­кам [1]—[6]. Содержание тяжелых металлов в пробах воды, почвы и растительных образцах выполнялось в РНИУП «Институт радиологии» МЧС РБ, в лаборатории массовых анализов. Для определения аккумуляции исследуемых тяжелых металлов использовали коэффициент биологического накопления (КБН), показывающий способность растений избирательно по­глощать химические элементы. Его вычисляли по формуле: КБН = содержание элемента в рас­тении / содержание в почве. Считается, что если КБН > 1, то растение является концентрато­ром исследуемого элемента. Если КБН < 1, то вид не аккумулирует металл в своем организме.

Результаты исследований и их обсуждение

Химический анализ проб воды Гомель­ского района (таблица 1) показал, что превышение значения ПДК по марганцу в 3-м объекте — в 9,1 раза и во 2-м — в 3,6 раза, в 1-м — в 1,7 раза. И только в 4-м объекте содержание мар­ганца оказалось ниже ПДК.

Таблица 1 — Содержание тяжелых металлов в воде в изучаемых объектах

Номер объекта Определяемый показатель, мг/л
Fe Мn Сu Zn Со Cd Рb Сг Ni
Объект № 1 0,068 0,147 0,0017 0,0243 <0,001 0,0010 0,0127 <0,001 <0,0010
Объект № 2 0,523 0,359 <0,0010 0,0066 <0,001 0,0004 0,0047 <0,001 <0,0010
Объект № 3 0,412 0,915 0,0032 0,1233 <0,001 <0,0001 0,0064 <0,001 <0,0010
Объект № 4 0,038 0,075 0,0041 0,0203 <0,001 0,0008 0,0079 <0,001 <0,0010

 

Наибольшее содержание цинка отмечено в 3-м объекте, где превышение ПДК соста­вило 12,3 раза и более чем в 2 раза в 1-м и 4-м объектах. Только во 2-м объекте содержание цинка соответствовало норме. Остальные элементы — железо, медь, кобальт, свинец, хром и никель не превышали ПДК.

Химический анализ проб почвы Гомельского района (таблица 2) выявил следующую картину. По содержанию меди во 2-м объекте и почвогрунт из воды, и почва с берега пре­вышали ПДК более чем в 3 раза, в 3-м объекте в почвогрунте из воды содержание меди ока­залось выше нормы в 1,3 раза. По содержанию кадмия во всех изучаемых объектах наблюда­лось превышение ПДК в 1,4-3 раза, особенно большое загрязнение этим элементом отмечено во 2-м объекте. По остальным исследуемым элементам не установлено превышения пре­дельно допустимой концентрации.

Таблица 2 — Содержание тяжелых металлов в почве и почво грунте в изучаемых объектах

Номер объекта Определяемый показатель, мг/кг
Fe Мп Сu Zn Со Cd Pb Сг Ni
Объект №1 почвотрунт из воды 148,93 86,80 1,20 3,80 0,30 0,056 0,47 0,2506 0,210
Объект №1 почва с берега 272,03 210,35 2,49 8,55 0,48 0,089 0,75 0,6741 0,368
Объект №2 почвогрунт из воды 305,85 28,00 11,06 19,22 0,59 0,126 4,12 1,5494 2,989
Объект №2 почва с берега 205,08 10,36 11,42 18,22 0,52 0,109 4,70 1,7358 3,226
Объект №3 почвогрунг из воды 46,48 11,77 3,89 7,44 <0,09 0,073 5,63 0,0864 1,2920
Объект №3 почва с берега 35,43 6,16 2,18 7,16 0,10 0,097 3,03 0,0901 0,497
Объект №4 почвогрунг из воды 45,50 11,56 0,97 2,87 0,17 0,058 16,50 <0,030 0,287
Объект №4 почва с берега 28,73 62,30 1,96 24,60 0,08 0,075 3,94 <0,030 0,162

Химический анализ растительных образцов (таблица 3) показал, что эугидрофиты, полностью погруженные в воду растения, неукореняющиеся, взвешенные в толще воды, представлены телорезом алоевидным в 4-м объекте и роголистником погруженным во всех 4-х объектах. Анализ содержания тяжелых металлов в телорезе алоевидном показал, что цинк превышал фоновое содержание в 8,53 раза, марганца в 2,28 раза, никеля — в 1,35 раза. Содержание остальных элементов: меди, кобальта, свинца, кадмия и хрома было ниже фо­нового содержания.

Таблица 3 — Анализ прибрежно-водной растительности в изучаемых объектах

Анализ прибрежно-водной растительности в изучаемых объектахАнализ прибрежно-водной растительности в изучаемых объектахАнализ прибрежно-водной растительности в изучаемых объектахРассмотрение накопления тяжелых металлов роголистником показывает, что больше всего меди отмечено в 1-м объекте — выше фонового содержания в 1,1 раза. В остальных объектах не было превышения фонового содержания, причем в 4-м объекте накопление меди в 3,3 раза оказалось меньше, чем в 1-м. Во всех четырех объектах накопление цинка было гораздо выше фонового, особенно в 1-м и 2-м объектах, где его содержание почти в 2,5 раза было выше, в 3-м и 4-м почти в два раза меньше, чем в 1-м и 2-м объектах. Содержание ко­бальта также оказалось выше фонового в 1-м и 2-м объектах, соответственно в 2,6 и 11,8 раза, тогда как в 3-м и 4-м объектах не обнаружено накопления выше фонового содержания. Наибольшее содержание марганца отмечено в 1-м объекте, превышающее фоновое в 26,8 раз, в 4-м — в 12,1 раза, во 2-м — в 8,8 раза, в 3-м — в 6,7 раза. Содержание никеля также во всех четырех объектах было выше фонового: в 4-м объекте — в 4,7 раза, в 3-м — в 2,6 раза, а в 1-ми 2-м объектах — в 1,5-1,4 раза. Накопление свинца, кадмия, хрома в изучаемых объектах оказалось гораздо ниже фонового.

Эугидрофиты с воздушными генеративными органами, неукореняющиеся представ­лены в 1-м объекте рдестом и урутью. Их анализ показал превышение фонового содержания по цинку у рдеста в 14,6 раз и у урути — в 20 раз. Превышение марганца у рдеста в 5,6 раза, у урути — в 3,1 раза. Остальные элементы не превышали фонового содержания.

У плейстогидрофита неукореняющегося, свободно плавающего многокоренника обыкновенного, встречающегося в 1-м и 2-м объектах, видно, что превышение фонового со­держания по меди составило в 1-м и 2-м объектах 1,5-1,3 раза, цинка в 1-м объекте было больше в 25,8 раз, а во 2-м — в 18,0 раз; марганца в 1-м объекте — в 6,84 раза, во 2-м — в 13,1 раза. Превышение содержания никеля было только во 2-м объекте — в 2,8 раза, хрома — также во 2-м объекте в 1,4 раза. Содержание кобальта, свинца, кадмия оказалось ниже фонового.

Также к плейстогидрофитам неукореняющимся относится и водокрас лягушачий, ко­торый встречается в 4-м объекте. У него обнаружено накопление цинка выше фонового в 18,5 раз, кобальта — в 4,3 раза, марганца — в 3,9 раза, хрома — в 1,1 раза. По меди, свинцу, кад­мию и никелю превышение фонового содержания не установлено.

Плейстогидрофит укореняющийся кубышка желтая встречена во 2-м, 3-ми 4-м объек­тах. Величина накопления цинка у кубышки желтой во всех трех объектах была приблизи­тельно равной, превышение фона колебалось от 9,6 до 12,1 раза. Большее накопление мар­ганца наблюдалось в 1-м объекте, превышение фона — в 1,4 раза, во 2-м — в 1,1 раза. В 4-м объекте накопление марганца было ниже фонового.

Аэрогидрофиты высокорослые представлены тростником обыкновенным в 1-м и 4-м объектах и манником большим во всех объектах. У тростника обыкновенного больше накап­ливалось цинка в 1-м объекте, тогда как во 2-м превышение фона составило в 6,6 раза мень­ше, в 1-м объекте — в 16 раз и в 4-м — в 2,4 раза.

Также в 1-м объекте содержание марганца в 4,7 раза выше, чем в 4-м. Следует отме­тить, что по меди, кобальту, марганцу, свинцу, кадмию, никелю и хрому превышения фоно­вого содержания не обнаружено. У манника большого обнаружено во всех четырех объектах превышение по цинку: в 1-м объекте в 14,9 раза, во 2-м — в 14,5 раза, в 3-м — в 12,1 раза и в 4-м — в 8,5 раза. В 3-м объекте содержание никеля превышало фоновое в 3,4 раза. Остальные элементы находились в пределах ниже фонового содержания.

В состав аэрогидрофитов среднерослых входило 5 видов растений. По содержанию меди они не превышали фонового содержания. Наименьшее количество находилось у камы­ша лесного в 4-м объекте, у хвоща речного в 3-м объекте, а больше — у осоки острой во 2-м и 3-м объектах. По накоплению цинка все растительные образцы превышали фоновое содержа­ние. Более всего это превышение отмечено у хвоща речного в 3-м объекте в 19,1 раза, у осоки острой — в 17,3 раза. Наибольшее накопление марганца, превышающее фоновое в 2,6 раза, отмечено у стрелолиста обыкновенного, в 2,2 раза у камыша лесного и у сусака зонтичного в 1-м объекте. По накоплению же никеля у осоки острой в этих объектах отмечалось превыше­ние фонового содержания в 1,4-4,4 раза. Наибольшее содержание зафиксировано у камыша лесного в 1-м объекте выше фонового в 7,9 раза. Наименьшее накопление наблюдалось у су­сака зонтичного в 1-м объекте. По кобальту, свинцу, кадмию, хрому у этих видов растений не наблюдалось превышения фонового содержания.

Анализ эугигрофитов высокорослых — двукисточника тростниковидного и чистеца болотного — выявил, что минимальное содержание меди отмечено у чистеца болотного во 2-м объекте, а максимальное — в 3-м, превышающее фоновое в 1,8 раза. У двукисточника тростниковидного в 1-м и 3-м объектах накопление меди было невысоким. Накопление мар­ганца выше фонового наблюдалось только у чистеца болотного во 2-м объекте. Анализ по цинку показал, что все они накапливали цинк выше фонового содержания, эта величина со­ставила от 6,3 до 25,7 раз. Больше всего никеля содержалось у двукисточника тростниковид­ного в 1-м объекте, накопление выше фонового в 3,2 раза и у чистеца болотного — в 3,9 раза. Кобальт, свинец, кадмий и хром накапливались ниже фонового.

Группа эугидрофитов среднерослых представлена тремя видами растений. Из четырех растительных образцов только поручейник широколистный во 2-м объекте в 1,2 раза больше фонового накапливал меди. У всех четырех растительных образцов отмечалось превышение фонового содержания по цинку от 9,8 раза у мяты полевой в 4-м объекте — до 31,7 раз. Боль­ше всего марганец накапливали поручейник широколистный во 2-м объекте — выше фоново­го в 2,2 раза и мята полевая в 4-м объекте в 1,3 раза. Гораздо ниже накопления марганца бы­ло у вербейника обыкновенного во 2-м и 3-м объектах. Накопление кадмия выше фонового в 3,9 раза отмечено только у поручейника широколистного во 2-м объекте. Содержание никеля выше фонового в 2,9 раза зафиксировано у вербейника обыкновенного во 2-м объекте. Близ­кие значения к фоновому содержанию отмечены у поручейника широколистного во 2-м объ­екте и вербейника обыкновенного в 3-м объекте.

При рассмотрении накопления железа растительными образцами эугидрофитом, пол­ностью погруженным в воду, видно, что наибольшее накопление наблюдалось у роголистни­ка погруженного во 2-м объекте. У эугидрофитов с воздушными генеративными органами, неукореняющимися высоким накоплением отличался рдест пронзеннолистныйв 1-м объекте и водокрас лягушачий в 4-м. Среди аэрогидрофитов высокорослых — манник большой в 1 -м объекте, эугидрофитов высокорослых — чистец болотный в 3-м объекте, эугигрофитов сред­нерослых — мята полевая в 4-м объекте.

Анализ среднего содержания тяжелых металлов в растительных образцах разных эко­логических групп показал, что наибольшее содержание железа, меди, цинка, хрома отмечено у плейстогидрофитов неукореняющихся, свободно плавающих, кобальта и марганца — у эу­гидрофитов, полностью погруженных в воду, неукореняющихся, взвешенных в толще воды, свинца — у эугидрофитов с воздушными генеративными органами, неукореняющимися, кад­мия — у эугигрофитов среднерослых, никеля у аэрогидрофитов среднерослых.

Анализируя средний KH тяжелых металлов растительными образцами среди изучае­мых экологических групп видно, что наибольший КН меди, цинка, кобальта, марганца, кад­мия, никеля наблюдался у эугидрофитов, полностью погруженных в воду растений; железа, свинца, хрома — у эугидрофитов с воздушными генеративными органами, неукореняющихся.

Литература

  1. Зайдель, А.Н. Основы спектрального анализа / А.Н. Зайдель. — М.: Наука, 1965. — 320 с.
  2. Русанов, А.К. Основы количественного спектрального анализа руд и минералов / А.К. Ру­санов // М.: Наука, 1978. — 400 с.
  3. Эйнор, Л.О. Ботаническая площадка — биоинженерное сооружение для доочистки сточных вод / Л.0. Эйнор // Водные ресурсы. — 1990. — № 4. — С. 149-161.
  4. СТБ 1126-98 Реестр методик выполнения области экологического контроля, Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды республики Беларусь, специнспекция мониторин­га и организации аналитического контроля. Часть 2 (поверхностные, сточные и подземные воды) и (почвы и донные отложения). — Минск: БелГИСС, 2006. — 106 с.
  5. Определитель высших растений Украины / [отв. ред. Ю.Н. Прокудин]. — 2-е изд. — Киев: Фитосоциоцентр, 1999. — 548 с.
  6. Определитель высших растений Беларуси / под. ред. В.И. Парфенова. – Минск: Дизайн Про, 1999. — 472 с.


Авторы:
Н.M. Дайнеко, С.Ф. Тимофеев
Источник: Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины, №5(80), 2013. Ст. 64-70.