Изучение влияния загрязнения тяжёлыми металлами на травянистую растительность урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска

Изучение влияния тяжёлых металлов на растения. Морфо-биологические особенности Cichorium intybus. Краткая физико-географическая характеристика города-курорта Кисловодска. Определение накопления тяжёлых металлов в тканях растений, минеральный состав почв.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 10.11.2015
Размер файла 3,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Содержание в почве тяжёлых металлов и сопряжённая с этим транслокация их в растения - сложный процесс, на который влияет множество различных факторов. Фитотоксичное действие тяжёлых металлов проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла.

Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление тяжёлых металлов растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами тяжёлых металлов, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв.

Для более полного исследования травянистых растений урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска нами был проведен количественный анализ на содержание некоторых микроэлементов в почве. Для анализа почвы образцы были отобраны с участка №1 (район ул. Калинина), №2 (район ул. Проспект победы) и контрольного участка №3 (район парка, рисунок Б.1). Полученные данные представлены в таблице 17.

Таблица 17 - Наличие химических элементов в почве урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска

Участок №

N-NO3, мг/л

P, мг/л

K, мг/л

Mg, мг/л

Ca, мг/л

pH

1

13

1,8

36

52

50

7,98

2

6

4,4

22

48

60

8,06

3

23

1,8

30

52

40

7,77

Результаты анализа показывают, что в почве на всех исследуемых участках присутствуют все необходимые для питания растения минеральные вещества, такие как Р, К, Са и др. Концентрация этих веществ находится в норме, и не оказывает угнетающего действия на растения.

Анализ рН почвенной вытяжки показал, что почвы имеют реакцию среды ближе к щелочной, т.е. рН колеблется от 7,7 до 8,1.

На основе результатов проведенных исследований, можно сделать вывод, что на проективное покрытие влияют, по-видимому, загрязнение тяжёлыми металлами растительных ассоциаций, так как показатели остальных загрязняющих веществ в пределах нормы.

4.5 Определение содержания тяжёлых металлов в почве

Для оценки влияния загрязнения почвы на растения был проведен анализ содержания тяжёлых металлов в почве. Для анализа почвы образцы были отобраны с участка №1 (район ул. Калинина), №2 (район ул. Проспект победы) и контрольного участка №3 (район парка, рисунок Б.1). Полученные результаты представлены в таблице 18.

Таблица 18 - Содержание тяжёлых металлов в почвах урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска, мг/кг

Тяжёлые металлы

ПДК химических веществ в почве ГН 2.1.7 - 204106

Участок 1

Участок 2

Участок 3

Cd

0,5

0,07

0,13

0,05

Pb

32

11,2

27,9

7,5

Cu

33

5,6

15,5

5,4

As

2,0

5,8

6,8

4,8

Cr

6,0

68

91

62

Ni

20

29

33

22

Zn

23

60

133

49

Hg

2,1

0,018

0,048

0,022

В ходе проведенного анализа было выявлено, что содержание мышьяка, хрома, цинка и никеля в почвенных пробах превышает на всех участках. Так на участке №1 содержание мышьяка превышает ПДК в 2,9 раз, на участке №2 - в 3,4 раза, на участке №3 - в 2,4 раза. А содержание хрома на участке №1 составляет 11,3 ПДК, а на участке №2 - 15,2 ПДК, на участке №3 - 10,3 ПДК. Содержание в пробах почвы цинка на участке №1 превышает ПДК в 2,6 раза, на участке №2 - 5,8 раз, а на участке №3 - 2,1 раза. Содержание никеля не значительно превышает ПДК: на участке №1 - в 1,45, на участке №2 - в 1,65 раз, на участке №3 - в 1,1. Ртуть, свинец, кадмий и медь находятся в пределах нормы. Так же было замечено, что наиболее загрязненным является участок №2, который более подвержен влиянию автотранспорта.

4.6 Оценка степени накопления тяжёлых металлов в тканях вида-индикатора

При оценке степени загрязнённости исследуемой территории были взяты растительные пробы с 3-х участков: №1 - район ул. Калинина, №2 - район ул. Проспект победы и контрольного участка №3 - район парка (рисунок Б.1). Сбор растительного сырья производился летом в естественных фитоценозах. В данных образцах в лабораторных условиях было определено содержание тяжёлых металлов, таких как: Zn, Pb, Cd и Сu, поскольку именно эти металлы являются наиболее токсичными (таблица 13). Образцы были отобраны в конце августа 2013 г.

Таблица 13 - Анализ содержания тяжёлых металлов в тканях Cichorium intybus

Участок

Pb, мг/кг

Cd, мг/кг

Zn, мг/кг

Cu, мг/кг

1

5,7103

0,1876

51,4519

16,9369

2

6,8104

0,4361

75,4208

20,3479

3

3,4620

0,0784

39,7211

9,0455

ПДК СанПиН 2.3.2 1078-01

6,0

1,00

25

100,0

Так как изучаемый нами вид растения применяется в лекарственных целях, мы используем ПДК принятых для биологически активных добавок к пище на растительной основе [Гигиенические требования … , 2002].

В ходе анализа было установлено, что содержание тяжёлых металлов в растениях, произрастающих на территории исследуемых участков, находятся в пределах нормы за исключением цинка, содержание которого превышает ПДК в среднем в 2,1 раза на участке №1, на участке №2 - в 3 раза, а на участке №3 - в 1,6 раз. А так же на участке №2 содержание свинца превышает ПДК в 1,1 раза. Наблюдается повышенное содержание исследуемых веществ по сравнению с контрольным образцом

Так же анализ показал повышенное содержание исследуемых веществ по сравнению с контрольным образцом. Так, свинца в тканях Cichorium intybus аккумулируется больше на 2,2453 мг/кг на 1 участке и 3,3484 мг/кг на 2 участке, кадмия - на 0,1092 мг/кг и 0,3577 мг/кг соответственно; цинка - на 11,7308 мг/кг и 36,6997 мг/кг соответственно; меди - на 7,8914 мг/кг и 11,3024 мг/кг соответственно.

Таким образом, содержание тяжёлых металлов в тканях Cichorium intybus в среднем 1,5 раза выше, чем в контроле на первом участке и в среднем в 2,7 раза превышает на втором участке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых нами исследований были сделаны следующие выводы:

1. Флора травянистых растений урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска насчитывает 66 видов, относящихся к 15 семействам и 56 родам Таксономический анализ показал, что преобладающими являются олиготипные семейства - 47% (Brassicaceae, Urticaceae и др.), наименее представлены монотипные - 20% (Liliaceae, Boraginaceae и др.), политипные семейства составляют 33% (Asteraceae, Fabaceae и др.) от общего числа видов.

2. В результате экологического анализа установлено, что преобладают мезофиты (32 вида) - Elytrigia repens, Poa sylvicola, Festuca altissima и др. Ксеромезофитов насчитывается 18 видов (Achillea mellifolium, Cichorium intybus и др). В меньшей степени представлены ксерофиты - 6 видов (Poa angustifolia, Salvia verticilata и др.), гигромезофиты - 7 видов (Urtica urens, Urtica dioica и др.) и гигрофиты - 3 вида (Bidens tripartite, Melissa officinalis и др.).

3. Биоморфологический анализ позволил выделить следующие жизненные формы: гемикриптофиты - 71% (Taraxacum officinale, Urtica urens, Urtica dioica и др.); терофиты - 24% (Matricaria recutita, Vicia cracca и др.); криптофиты 5% (Artemisia absinthium, Centaurea diffusa, Inula britanica и др.).

4. В результате геоботанического анализа нами выделены 15 ассоциаций: пырейно-постушье-сумковая; ячменно-мятликовая; пырейно-крапивная; пырейно-цикориевая; крапивно-люцерновая; мятликово-цикориевая; цикориево-мятликовая; клеверово-одуванчиковая; люцерно-клеверная и мятликово-пырейная.

5. Результаты анализа почвы показывают, что на всех исследуемых участках присутствуют все необходимые для питания растения минеральные вещества, такие как Р, К, Са и др. Концентрация этих веществ находится в норме, и не оказывает угнетающего действия на растения.

6. В ходе проведенного анализа почвы установлено, что содержание загрязняющих веществ на первом участке выше в 1,2 раза чем в контроле, а на втором участке в 1,8 раза. Так же анализ показал повышенное содержание хрома на всех исследуемых участках.

7. В результате атомно-абсорбционного анализа установлено, что содержание тяжёлых металлов в тканях Cichorium intybus на первом участке в среднем 1,5 раза выше, чем в контроле и в среднем в 2,7 раза превышает на втором участке.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Агеенко М.В. Создавая, не нарушай. Кемерово, 2004. 202 с.

2. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л., 1987. 158 с.

3. Алёхин В.В. Фитосоциология и её последние успехи у нас и на Западе // Методика геоботанических исследований. М.; Л., 1938. С. 45 - 68.

4. Безель В.С., Жуйкова Т.В. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжёлых металлов // Экология. М., 1998. № 5. С. 376 - 382.

5. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. М., 1993. 237 с.

6. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.10 - 78. Минздрав России. М., 2002. 74 с.

7. Губанов И.А. Иллюстрированный определитель растений Средней России. М., 2002. 236 с.

8. Гравель Ю.А. Определение содержания тяжёлых металлов в растительном сырье. М., 2008. 305 с.

9. Егоров К.Г. Ресурсы и минеральный состав дикорастущих растений. Курск, 1991. 505 с.

10. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-антропогенных геосистемах. М., 1993. 253 с.

11. Ефремов А.Г. Методические указания по определению тяжёлых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М., 1992. 45 с.

12. Захаров В.М. Последствия Чернобыльской катастрофы. М., 1996. 176 с.

13. Звонов В.А. Токсичность двигателя внутреннего сгорания. М., 1981. 160 с.

14. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. М., 2006. 664 с.

15. Иванов А.Л. Конспект флоры Ставрополья. Ставрополь, 1997. 155 с.

16. Кабата-Пендиас А.С. Микроэлементы в почвах. М., 1989. 340 с.

17. Кавказские Минеральные Воды. Путеводитель / сост. В.В. Савельева. №2. М., 2002. 288 с.

18. Качур А.Н. Некоторые особенности методов составления ландшафтно-геохимических карт на районы с интенсивным техногенезом // Экология. М., 1985. № 3. С. 16 - 17.

19. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М., 1970. 613 с.

20. Красная книга Ставропольского края. Растения / А.Л. Иванов Ставрополь, 2002. 383 с.

21. Лапина Н.Ф. Способ определения степени загрязнения почв тяжёлыми металлами. М., 1989. 186 с.

22. Лархер В. Экология растений. М., 1978. 581 с.

23. Листов П.Н. О содержании тяжёлых металлов в лекарственных растениях. М., 1990. 550 с.

24. Лоташ В.Е. Экология природопользования. Екатеринбург, 2001. 540 с.

25. Меньшиков В.Ф. Экологическая безопасность и приоритеты экологической политики для устойчивого развития России // Вестник экологического образования России. М., 2009. № 3. С.15 - 20.

26. Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной и атомно-асорбционной спектрометрии. М-МВИ-80-2008. СПБ. 2008. 35 с.

27. Методика измерения массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв рентгеннофлуоресцентным методом. ПНД Ф 16.1.42-04. СПБ. 2010. 17 с.

28. Методика измерений массовой доли общей ртути впробах почв, грунов, в том числе тепличных, глин и донных отложений атамно-асорбционным методом с использованием анализатора ртути РА-915 М. ПНД Ф 16.1:2:2.2.80-2013. М. 2013. 24 с.

29. Михеева Е.В., Жигальский О.А., Мамина В.П. Тяжёлые металлы в системе почва - растение - животное в районе естественной геохимической аномалии // Экология. М., 2005. № 5. С. 16 - 17.

30. Муравьёв Д.А. Фармакология. М., 1981. 150 с.

31. Мэннинг У.Д., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. Л., 1985. 250 с.

32. Пахарьков Н.В. Оценка состояния древесных растений в условиях промышленного комплекса. Красноярск. 2001. 259 с.

33. Попов Ф.Н. Запасы сырья. М., 1990. 600 с.

34. Почвы. Методы определения кальция и магния в почвенной вытяжке. ГОСТ 26428-85. М,. 1985. 32 - 39 с.

35. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. ГН 2.1.7.2041-06. М., 2006 г. 34 с.

36. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956. 472 с.

37. СМИ. Кисловодск: экология курорта в опасности URL: http://www.fregat.info/smi/27389-kislovodsk-ekologiya-kurorta-v-opasnosti.html (дата обращения 17.02.2013).

38. Улигова Т.С. Тяжёлые металлы в природных и техногенных экоситемах Центрального Кавказа // Экология. М., 2007. № 4. С. 317 - 320.

39. Федорец Н.Г., Медведева М.В. Методика исследования почв урбанизированных территорий (учебно-методическое пособие для студентов и аспирантов эколого-биологических специальностей). Петрозаводск, 2009. С. 30 - 62.

40. Черноусов П.И. Какой хром опасен // Химия в школе. М., 2005. № 7. С. 5 - 10.

41. Шенников А.П. Введение в геоботанику. Л., 1964. 212 с.

42. Экологическая безопасность автомобильного транспорта / В.В. Амбарцумян [и др.], М., 1999. 208 с.

43. Экологический мониторинг / под ред. Т.Я. Ашихминой. М., 2006. 416 с.

44. Raunkiаer Ch. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford, 1934. 632 р.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Травянистая растительность урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска

Таблица А.1 - Анализ флоры травянистой растительности урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска

Представитель

Экоморфы

Биоморфы

1. Амброзия полыннолистная

Ambrosia artemisiifolia L.

Ксеромезофит

Терофит

2. Полынь горькая

Artemisia absinthium L.

Ксеромезофит

Криптофит

3. Василёк раскидистый

Centaurea diffusa Lam.

Ксерофит

Криптофит

4. Девясил британский

Inula britanica L.

Мезофит

Криптофит

5. Лопух репейник

Arctium lappa L.

Мезофит

Гемикриптофит

6. Одуванчик лекарственный

Taraxacum officinale Web.ex Wigg

Мезофит

Гемикриптофит

7. Ромашка аптечная

Matricaria recutita L.

Гигромезофит

Терофит

8. Тысячелистник обыкновенный

Achillea millefolium L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

9. Цикорий обыкновенный

Cichorium intybus L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

10. Череда трёхраздельная

Bidens tripartite L.

Гигрофит

Терофит

11. Чертополох колючий

Carduus acanthoides L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

12. Незабудка полевая

Myosotis arvensis L.

Ксеромезофит

Терофит

13. Купырь лесной

Anthriscus silvestris Hoffm.

Мезофит

Гемикриптофит

14. Морковь дикая

Daucus carota L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

15. Люцерна хмелевидная

Medicago lupulina L.

Мезофит

Гемикриптофит

16. Донник лекарственный

Melilotus officinalis L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

17. Клевер ползучий

Amoria repens L.

Мезофит

Гемикриптофит

18. Клевер луговой

Trifolium pratense L.

Мезофит

Гемикриптофит

19. Солодка голая

Glycyrrhiza glabra L.

Мезофит

Гемикриптофит

20. Крапива жгучая

Urtica urens L.

Гигромезофит

Гемикриптофит

21. Крапива двудомная

Urtica dioica L.

Гигромезофит

Гемикриптофит

22. Репешок аптечный

Agrimonia eupatoria L.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

23. Гравилат городской

Geum urbanum L.

Мезофит

Гемикриптофит

24. Лютик ядовитый

Ranunculus sceleratus L.

Гигрофит

Терофит

25. Мелиса лекарственная

Melissa officinalis L.

Гигрофит

Гемикриптофит

26. Пустырник пятилопастный

Leonurus quinquelobatus Gilib.

Мезофит

Гемикриптофит

27. Мята перечная

Mentha piperita L.

Мезофит

Гемикриптофит

28. Яснотка белая

Lamium album L.

Мезофит

Гемикриптофит

29. Яснотка пурпурная

Lamium purpureum L.

Мезофит

Терофит

30. Чистец германский

Stachys germanica L.

Мезофит

Гемикриптофит

31. Шалфей мутовчатый

Salvia verticillata L.

Ксерофит

Гемикриптофит

32. Подорожник большой

Plantago major L.

Мезофит

Гемикриптофит

33. Подорожник ланцетолистный

Plantago lanceolata L.

Мезофит

Гемикриптофит

34. Пузырница восточная

Physochlaina orientalis M. Bieb.

Мезофит

Гемикриптофит

35. Звездчатка средняя

Stellaria media L.

Мезофит

Терофит

36. Щирица запрокинутая

Amaranthus retroflexus L.

Мезофит

Терофит

37. Щирица белая

Amaranthus albus L.

Мезофит

Терофит

38. Ярутка полевая

Thlaspi arvense L.

Гигромезофит

Терофит

39. Ярутка крупноцветковая

Thlaspi macrantha (Lipsky) N. Bucsh

Мезофит

Терофит

40. Пастушья сумка обыкновенная

Capsella bursa-pastoris L.

Мезофит

Гемикриптофит

41. Ожика волосистая

Luzula pilosa L.

Мезофит

Гемикриптофит

42. Куриное просо обыкновенное

Echinochloa crus-galli L.

Мезофит

Tерофит

43. Просо посевное

Panicum miliaceum L.

Ксеромезофит

Террофит

44. Ковыль красивейший

Stipa pulcherrima K.

Ксерофит

Гемикриптофит

45. Бор развесистый

Milium effusum L.

Гигромезофит

Гемикриптофит

46. Тимофеевка луговая

Phleum pretense L.

Гигромезофит

Гемикриптофит

47. Тимофеевка степная

Phleum phleoides L.

Ксерофит

Гемикриптофит

48. Тимофеевка горная

Phleum montanum K.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

49. Лисохвост луговой

Alopecurus pratensis L.

Мезофит

Гемикриптофит

50. Полевица плосколистная

Agrostis planifolia K.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

51. Овсюг пустой

Avena fatua L.

Мезофит

Терофит

52. Овсец опушённый

Helictotrichon pubescens Huds.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

53. Трясунка южная

Briza elatior Sibth.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

54. Ежа сборная

Dactylis glomerata L.

Мезофит

Гемикриптофит

55. Мятлик лесной

Poa sylvicola Guss.

Мезофит

Гемикриптофит

56. Мятлик обыкновенный

Poa trivialis L.

Гигромезофит

Гемикриптофит

57. Мятлик узколистный

Poa angustifolia L.

Ксерофит

Гемикриптофит

58. Овсяница луговая

Festuca pratensis Huds.

Мезофит

Гемикриптофит

59. Овсяница горная

Festuca drymeja Mert.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

60. Овсяница высокая

Festuca altissima All.

Мезофит

Гемикриптофит

61. Кострец безостый

Bromopsis inermis Leyss.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

62. Кострец пёстрый

Bromopsis variegata M. Bieb.

Ксеромезофит

Гемикриптофит

63. Костёр растопыренный

Bromus squarrosus L.

Ксерофит

Терофит

64. Коротконожка лесная

Brachypodium sylvaticum Huds.

Мезофит

Криптофит

65. Пырей ползучий

Elytrigia repens L.

Мезофит

Гемикриптофит

66. Ячмень заячий

Hordeum leporinum L.

Ксеромезофит

Терофит

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Карта-схема районов исследования травянистой растительности города-курорта Кисловодска

- участок №2 - участок №1 - участок №3

Рисунок Б.1 - Карта-схема города-курорта Кисловодска

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Геоботанический анализ травянистой растительности урбоэкосистемы города-курорта Кисловодска

Н, см

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

Рисунок В.1 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции разнотравно-яснотковой ассоциации

а

Н, см

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

б

б

Рисунок В.2 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции злаково-костровой ассоциации

а

Н, см

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

б

б

Рисунок В.3 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции пырейно-крапивной ассоциации

а

Н, см

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

б

Рисунок В.4 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции пырейно-цикориевой ассоциации

а

Н, см

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

б

б

Рисунок В.5 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции яснотково-злаковая ассоциации

а

Н, см

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

б

Рисунок В.6 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции подорожниково-одуванчиковай ассоциации

а

Н, см

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

б

б

Рисунок В.7 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции цикориево-яснотковой ассоциации

а

Н, см

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

б

б

Рисунок В.8 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции клеверово-одуванчиковой ассоциации

а

Н, см

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

б

б

Рисунок В.9 - Горизонтальная (а) и вертикальная (б) проекции яснотково-тысячилистниковой ассоциации

а


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.