Накопление полициклических ароматических углеводородов в растениях тундры в зоне влияния теплоэлектростанции в окрестностях города Воркуты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Накопление полициклических ароматических углеводородов в растениях тундры в зоне влияния теплоэлектростанции в окрестностях города Воркуты

Е.В. Яковлева, Д.Н. Габов

ФГБУН Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Сыктывкар, Российская Федерация)

Изучено накопление полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) лишайниками, растениями и почвами в зонах действия ТЭС. Изменение содержания ПАУ в почве происходило с пиком накопления в 1 км от ТЭС и превышало фоновые значения в 3-3,5 раза. Мхи и лишайники более активно поглощали ПАУ, чем голубика обыкновенная. Для всех исследованных видов выявлено снижение поверхностного накопления при наибольшем общем содержании в них ПАУ Содержание ПАУ в растениях снижалось с удалением от ТЭС, превышая фоновые значения в 2-5 раз. Мох плевроциум Шребера рекомендуется использовать для биоиндикации загрязнения ПАУ.

Ключевые слова: теплоэлектростанция (ТЭС), растения, лишайники, почва, южная тундра, поверхностное загрязнение, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), биоаккумуляция.

Abstract

полициклические ароматические углеводороды растение почва

ACCUMULATION OF POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS IN PLANTS OF TUNDRA AFFECTED BY THERMAL POWER STATION IN THE VICINITIES OF VORKUTA

Yakovleva E. V., Gabov D. N.

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the RAS (Syktyvkar, Russian Federation)

This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research and the Government of the Komi Republic

Polycyclic aromatic hydrocarbons PAH content was studied in organogenic horizons of surface gley soils, lichens and vascular plants from lower vegetation layer in the southern tundra. Soils and plants were sampled both from the control site and from the sites established at distances 0,5; 1,0 and 1,5 km from thermal power station. Ultrasound-assisted extraction was used to analyze surface pollution. In order to reach full PAH extraction from soils and plants, we used the system of fast extraction by solvents ASE-350 (Dionex Corporation, USA). The aim of our research was to investigate PAH accumulation in tundra communities impacted by coal combustion.

The total PAH content in soil at the contaminated sites exceeded background values by 3--3,5 times. Changes in PAH content in soil with the distance peaked at the 1 km distance. High correlation was found between PAH content in soil organogenic horizons, lichens and plants. PAHs were mostly presented by low molecular structures. Mosses and lichens absorbed PAH from the surface. Vaccinium uliginosum showed lower PAH accumulation capacity. For all the species under study, we found decrease in PAH accumulation at the maximal total PAH content level. The highest bioaccumulation capacity was revealed for Pleurozium schreberi, the lowest -- for Vaccinium uliginosum.

PAH content in plants decreased with the distance from the power station. In Peltigera sp., the highest accumulation rate was found at distance 0,5 km, in Pleurozium schreberi and Vaccinium uliginosum -- at distance 1 km from the power station. The total mass fraction of PAH in Peltigera sp. and Pleurozium schreberi at area affected by the power station was 2--3 and 3--5 times higher than the control values. In Vaccinium uliginosum, the excesses under the background values were up to 2 times. Pleurozium schreberi may be used as bioindicator due to its wide distribution area, high PAH accumulation capacity and high correlations with PAH changes in soil. PAH content in dead parts of Pleurozium schreberi slightly exceeded the living one. For Vaccinium uliginosum, the rate of PAH accumulation was higher in leaves than in stems and roots.

Keywords: thermal power station, plants, lichens, soil, southern tundra, surface contamination, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), bioaccumulation.

Введение

Активное развитие промышленности во всем мире ведет к интенсификации процессов загрязнения окружающей среды различными поллютантами, в том числе полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). По данным литературы, основными антропогенными источниками поступления ПАУ в окружающую среду являются процессы, связанные со сжиганием угля [1; 2]. В настоящее время все больше внимания уделяется оценке состояния арктических регионов. В тундровой зоне Республики Коми широко распространены добыча каменного угля и его использование в качестве топлива, что ведет к негативному влиянию на почвенный и растительный покров и на здоровье населения. ПАУ характеризуются канцерогенным, мутагенным и токсичным действием на живые организмы [3]. Исследования показали повышение концентрации метаболитов ПАУ в моче детей, подвергавшихся воздействию выбросов теплоэлектростанций (ТЭС) [4].

Состав ПАУ в сажевых частицах, образующихся при сжигании угля, во многом зависит от свойств

и состава самого топлива и температуры его сгорания [2; 5; 6]. Исследования показали, что общее содержание ПАУ было на два порядка выше в угле, чем в летучей золе и зольной пыли. Высокомолекулярные ПАУ преобладали в угле и летучей золе, низкомолекулярные -- в зольной пыли [7].

При наличии ряда работ по изучению состава ПАУ в золе, образующейся при сжигании угля, дальнейшей аккумуляции и миграции ПАУ уделялось мало внимания. Изучено влияние Новочеркасской ГРЭС, работающей на угле и природном газе, на накопление ПАУ в почве. Авторы установили, что загрязнению бенз[а]пиреном наиболее подвержена пятикилометровая зона на северо-запад от электростанции, совпадающая с линией преобладающего направления ветров, с максимумом накопления на расстоянии 1,6 км от источника [1].

Для оценки загрязнения ПАУ используются не только почвы. В промышленном районе Турции были исследованы образцы пчел, листьев сосны и прополиса с целью биоиндикации загрязнения ПАУ [8]. Медоносные пчелы продемонстрировали лучшие возможности в отношении мониторинга взвешенных ПАУ, листья сосны были лучшими биоиндикаторами следовых концентраций ПАУ.

Механизмы поглощения ПАУ растениями мало исследованы, вероятно механическое проникновение ПАУ в ткани растений через поры или устьица. С одной стороны, ПАУ вследствие липофильности молекулы могут накапливаться в липидном слое мембран растений, главным образом в процессе их осаждения из атмосферы на поверхности листа. С другой стороны, в виде растворимых в воде производных ПАУ достигают клеточной мембраны и вызывают нарушения ее интактности и увеличение проницаемости [9].

В наземных экосистемах высшие растения получают большую часть элементов и органических веществ через корневую систему, а низшие (мхи, лишайники) не имеют хорошо развитой сосудистой системы поглощения и зависят в большей степени от сухих и мокрых выпадений из атмосферы [10]. Способность лишайников к поглощению ПАУ показана норвежскими [11] и польскими [12] учеными.

Разные виды мхов часто используются в качестве биомониторов содержания ПАУ в природных экосистемах [13]. Для контроля загрязнения территории нефтеносных песков Атабаска (Канада) использовали сфагновые мхи [14]. В мониторинговых исследованиях загрязнения местности Кампания (Италия) был использован мох Hypnum cupressiforme. Авторы показали высокий уровень загрязнения исследованной местности, поглощение ПАУ мхом не зависело от точки его размещения [15]. Сходные исследования были проведены в Неаполе и Лондоне с использованием мхов Sphagnum capillifolium (Ehrh.) Hedw. и Hypnum cupressiforme Hedw. Было установлено, что Sphagnum capillifolium отличается большей способностью к биоаккумуляции ПАУ [16]. Исследования накопления ПАУ в Hylocomium splendens северной Испании позволили выявить сезонные изменения в содержании ПАУ во мхах, согласующиеся с сезонностью выбросов ПАУ в атмосферу. Содержание ПАУ во мхе тесно коррелировало с их растворимостью и липофильными свойствами [17].

Аккумуляция элементов высшими растениями происходит путем поглощения корнями и листьями. Видовые особенности и состояние листовых поверхностей, их расположение на растении играют важную роль в удержании частиц. Перенос элементов, связанных с частицами, внутрь растения осуществляется путем растворения частиц на влажных листьях; полученный раствор диффундирует сквозь кутикулу или проникает через трещины в ней [10]. Исследования содержания ПАУ в листьях Quercus ilex и эпифитном мхе Leptodon smithii в городских районах показали, что листья дуба с мощной восковой кутикулой активнее накапливали ПАУ, чем мох [18].

Проведены исследования содержания ПАУ в органогенных горизонтах почв, мхах и сосудистых растениях вблизи ТЭЦ, расположенной на архипелаге Шпицберген в районе поселка Баренцбург [19]. Авторы выявили, что наиболее показательным индикатором аэрозольного загрязнения ПАУ воздуха является сообщество мхов с круглогодичным вегетационным периодом. Показано, что ПАУ могут распространяться на расстояния более 6 км. Показаны тесные корреляции между содержанием ПАУ в почвах и растениях в зоне действия ТЭЦ.

Тундровые экосистемы наряду с высоким ресурсным потенциалом характеризуются низкой устойчивостью к антропогенным воздействиям. В первую очередь техногенному воздействию подвергаются растительный покров и органогенный горизонт почвы, поэтому изучение накопления ПАУ растениями и почвами в зонах действия ТЭС, их распределения по органам растений и способности распространяться на дальние расстояния представляет наибольший интерес.

Целью данной работы было исследовать накопление ПАУ в тундровых фитоценозах под воздействием процессов сжигания угля.

Объекты и методы

Проведены исследования содержания ПАУ в органогенных горизонтах тундровых поверхностно глеевых почв, лишайниках и растениях нижнего яруса южной тундры (Воркутинский район Республики Коми). Почвы и растения отбирались на фоновом участке в 6 км от станции Хановей (30 км от Воркуты) и в районе действия ТЭС на расстояниях 0,5, 1,0 и 1,5 км от источника эмиссии в северо-восточном направлении. Отбор проб проводился в августе, в конце вегетационного периода, с учетом розы ветров. Исследованы организмы трех систематических групп: лишайники рода Peltigera: пельтигера беложилковая (Peltigera leucophlebia (Nyl.) Gyeln.) на фоновом участке и пельтигера рыжеватая(Peltigera rufescens (Weiss) Humb.) на загрязненных участках, далее Peltigera sp.; мох плевроциум Шребера (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.), цветковое растение голубика обыкновенная (Vaccinium uliginosum L.).

Для отбора проб на каждом участке были заложены три пробных площадки [20]. На каждой площадке проводился отбор проб почв органогенного горизонта, лишайников и растений. Размер площадок 100x100 см. Живая и отмершая части мха анализировались раздельно. Кустарнички голубики разделяли на листья, стебли и корни (ягоды на растениях отсутствовали или их количество было минимально, что не позволило провести их исследование). Образцы почв и растений высушивали при комнатной температуре, измельчали и проводили химический анализ на содержание ПАУ. Для определения их поверхностного накопления лишайниками и растениями использовали нерастертые образцы.

Химико-аналитические исследования почв и растений выполнялись в Центре коллективного пользования «Хроматография» Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. При подготовке проб растений к химическому анализу поверхностного загрязнения использовалась оригинальная методика, описанная А. Г. Горшковым [21].

Таблица 1. Содержание ПАУ в органогенных горизонтах почв на разном расстоянии от ТЭС, нг/г

Примечание. X -- среднее значение, Sx -- стандартное отклонение.

Для полного извлечения ПАУ из почв и растений использовалась система ускоренной экстракции растворителями ASE-350 («Dionex Corporation», США). Пробу массой 1 г помещали в экстракционную ячейку и трижды экстрагировали смесью хлористого метилена и ацетона (1:1) при температуре 100°С. Затем экстракты концентрировали с применением аппарата Кудерна -- Даниша при температуре в термостате 70°С и заменяли растворитель на гексан. Полученный концентрат пробы объемом 3 см³ очищали от неорганических примесей методом колоночной хроматографии с использованием оксида алюминия второй степени активности по Брокману. В качестве элюента использовали 50 см³ смеси гексана и хлористого метилена (4:1). Элюат концентрировали с применением аппарата Кудерна -- Даниша при температуре в термостате 85°С до объема 5 см³, затем добавляли 3 см³ ацетонитрила и упаривали при температуре 90°С до полного удаления гексана. Концентрат пробы в ацетонитриле анализировали на содержание ПАУ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Контроль точности результатов измерений проводился с использованием стандартного образца Certified reference material BCR-683 (European commission community bureau of reference) для растений и Standard Reference Material 1944 «New York/New Jersey Waterway Sediment» (National Institute of Standards & Technology, USA) для почв.

Для исследованных выборок с помощью теста Колмогорова -- Смирнова установлено нормальное распределение. Статистическая обработка для оценки достоверности расхождений средних данных проводилась при помощи t-критерия Стъюдента, Р = 0,95.

Результаты и обсуждение

В органогенных горизонтах почв фонового и загрязненных участков было обнаружено 14 ПАУ (табл. 1). ПАУ в почвах были представленыв основном легкими структурами: 79% на фоновом участке, 88--91% на загрязненных. Увеличение доли легких ПАУ в почвах в зоне действия ТЭС связано со спецификой выбросов предприятия.

Рис. 1. Содержание ПАУ в разных видах на разном удалении от ТЭС

Доля нафталина составила 21% общей суммы ПАУ на фоновом участке и 32--38% -- на загрязненных, при этом его вклад в содержание ПАУ возрастал по мере удаления от ТЭС. Такие закономерности связаны со способностью нафталина перемещаться на более далекие расстояния в связи с низким молекулярным весом. Изменение содержания ПАУ в почве при удалении от ТЭС происходило с пиком накопления ПАУ в 1 км от ТЭС, что было характерно как для тяжелых, так и для легких структур.

Общее содержание ПАУ в почве превышало фоновые значения в 3--3,5 раза, подобные данные получены для легких ПАУ. Максимальные кратности были выявлены для нафталина и бенз[а]антра- цена -- в 4--6 раз. Кратности превышения тяжелых структур составили 1,7 раза на удалении в 0,5 и 1 км от ТЭС и 1,2 раза в 1,5 км.

На поверхности растений были идентифицированы 12 ПАУ (табл. 2), при определении общего содержания -- 13 структур (табл. 3). Сравнение состава ПАУ в почве и растениях позволило выявить повышенные значения коэффициентов корреляции, которые составили r = 0,84--0,93 (при P = 0,95, n = 3) для фонового участка и r = 0,82--0,98 (при P = 0,95, n = 3) для загрязненных. Для почв и всех изученных видов наименьшие коэффициенты корреляции наблюдались в 0,5 км от ТЭС. Несмотря на высокие значения коэффициентов корреляции с составом ПАУ почв, атмосферное осаждение, по-видимому, является основным путем поступления ПАУ в лишайники и растения исследуемых видов в зоне техногенного воздействия. Так как мох P schreberi не имеет настоящих корней, а следовательно, и прямой связи с почвой, мы связываем повышенные коэффициенты корреляции содержания ПАУ в почве и мхе P schreberi с его широкой распространенностью и большим вкладом в общую биомассу тундровых фитоценозов [22]. По-видимому, разложение растительных остатков P schreberi играет ключевую роль в формировании состава ПАУ почв. Для голубики V. uliginosum высокие значения коэффициентов корреляции могут быть связаны с накоплением ПАУ кустарничком из почвы через корневую систему.

Для мха P schreberi и лишайника Peltigera sp. наблюдались сходные тенденции в накоплении ПАУ. Доля поверхностного загрязнения для данных видов составляла 18--37% от суммарного содержания на фоновом участке. На загрязненных участках она снижалась до 5--10% на разном удалении от ТЭС (рис. 1). Как во мхе P schreberi, так и в лишайнике Peltigera sp. минимум вклада поверхностного накопления в общее содержание ПАУ наблюдалось при максимальном уровне загрязнения исследованных видов, который для мха отмечался в 1 км, для лишайника -- в 0,5 км от ТЭС. Возможно, это связано с тем, что при меньшем поступлении ПАУ на поверхность способность к биоаккумуляции у данных видов ослабевает.

Для V. uliginosum доля поверхностного загрязнения составляла 20% на фоновом участке и 8--15% на загрязненных, т. е. снижение вклада поверхностного накопления было менее выражено, чем для мха P. schreberi и лишайника Peltigera sp., что свидетельствовало о слабой способности V. uliginosum к аккумуляции ПАУ. Минимальный вклад поверхностного загрязнения, также как и для мха, был выявлен в 1 км от ТЭС при максимальном загрязнении голубики V. uliginosum ПАУ.

Таким образом, при повышении уровня выпадения ПАУ на поверхность тундровых фитоценозов биоаккумуляция ПАУ исследованными объектами интенсифицировалась, и ПАУ активно начиналиаккумулироваться мхом и лишайником и в меньшей степени голубикой. При этом минимумы поверхностного накопления совпадали с максимальным содержанием тяжелых ПАУ в растениях и лишайниках, для мха и лишайника они составляли 24 нг/г, для голубики -- 2 нг/г в растениях и 15 нг/г в листьях. Так как атмосферное поступление признано основным источником попадания ПАУ в сосудистые растения, можно предположить, что хорошо облиственная голубика V. uliginosum поглощала ПАУ преимущественно листовой поверхностью, и активизация накопления ПАУ определялась накоплением тяжелых ПАУ именно в листьях. Сходные данные получены и другими учеными [23]. Проведено сравнительное исследование поглощения ПАУ листвой древесного растения Cinnamomum camphora урбанизированных районов. Были выявлены низкие значения фактора транслокации от лиственной пыли до мезофилла, которые указывали на плохую проникающую способность ПАУ. Полученные данные свидетельствовали о быстрой диффузии газофазных легких ПАУ и медленной десорбции тяжелых ПАУ, связанных с частицами лиственной пыли.

Таблица 2. Содержание ПАУ на поверхности растений и лишайников на разном расстоянии от ТЭС, нг/г

Таблица 3. Содержание ПАУ в растениях и лишайниках на разном расстоянии от ТЭС, нг/г

ПАУ во всех исследуемых видах были представлены в основном низкомолекулярными структурами, доля легких соединений в общей сумме ПАУ в растениях фонового участка составляла 95--99%, для загрязненных участков -- 82--100%. На нафталин и фенантрен приходилось 63--78% от общей суммы ПАУ в растении. Сходные данные были получены для лишайников, мхов и черники в зоне действия шахты Воркутинская [24]. Повышенные концентрации нафталина в растениях были выявлены и другими исследователями [19; 25]. Так, при мониторинговых исследованиях в зонах промышленных и урбанизированных территорий Аргентины с применением листьев Ligustrum lucidum нафталин был одним из доминирующих ПАУ во всех исследованных районах [25]. Вероятно, наличие тяжелых структур ПАУ внутри растений объясняется внутриклеточным синтезом ПАУ, так как их содержания были незначительны. Исследования накопления ПАУ в растительности вересковой пустоши Caluna vulgaris, Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitas-idaea и Eriophorum angustifolium также показали, что в растениях преобладали такие ПАУ, как нафталин, фенантрен, флуорантен и бенз[Ь]флуорантен [26].

На поверхности исследованных видов растений фонового участка также были представлены в основном легкие ПАУ (95--99%, см. табл. 1). Доля нафталина и фенантрена составляла 51--65%. Значительные количества легких ПАУ на поверхности растений во многом могут быть обусловлены тем, что низкомолекулярные ПАУ часто имеют природное происхождение и являются необходимыми компонентами растений, участвующими в процессах обмена веществ [27]. Повышение содержания легких ПАУ может быть связано и с их дальним переносом в условиях тундры.

Суммарное содержание ПАУ на поверхности Peltigera sp. в зоне действия ТЭС было в 2,1 -- 2,6 раза ниже фоновых значений. Это во многом обусловлено присутствием на поверхности лишайника фонового участка значительного содержания нафталина, который отсутствовал на поверхности в условиях загрязнения, а также может быть связано с разной видовой спецификой лишайников, произрастающих в зоне действия ТЭС (Peltigera rufescens) и на фоновом участке (Peltigera leucophlebia). Для мха P schreberi и голубики V. uliginosum на загрязненных участках содержание ПАУ на поверхности почти не превышало фоновые значения, кратности превышения составляли 1,3--1,5 и 0,7--1,1 раза соответственно. Максимальные значения превышения содержания ПАУ были отмечены для мха P schreberi и голубики V. uliginosum на участке, расположенном в 0,5 км от ТЭС.

Общее содержание ПАУ в растениях изменялось от фонового участка к загрязненному иным образом. Суммарная массовая доля ПАУ в лишайнике Peltigera sp., мхе P. schreberi и голубике V. uliginosum в зоне аэротехногенного воздействия превышала фоновые значения в 2--3, 3--5 и 1,2--1,9 раза соответственно. Для лишайника Peltigera sp. максимальное накопление ПАУ отмечалось на расстоянии 0,5 км от ТЭС, для мха P. schreberi и голубики V. uliginosum -- в 1 км от предприятия. Максимальные кратности превышения во всех исследованных видах были выявлены для тяжелых ПАУ и достигали 15 раз.

В зависимости от вида суммарная массовая доля ПАУ в растениях на фоновом участке изменялась незначительно. Значения для мха и лишайника практически одинаковы, для V. uliginosum -- в 1,5 раза ниже. Это во многом связано с коротким вегетационным периодом кустарников по сравнению со мхами и лишайниками, длительное время круглогодично накапливающими разного рода вещества из окружающей среды. Сравнение содержания ПАУ в растениях разных видов в зоне аэро- техногенного воздействия показало, что наивысшая способность к биоаккумуляции ПАУ характерна для мха P. schreberi, минимальным накоплением отличается голубика V. uliginosum. Суммарное содержание ПАУ во мхе в условиях загрязнения превышает содержание в лишайнике в 1,3--2,5 раза, в кустарничке -- в 4 раза.

Суммарное содержание ПАУ на поверхности растений всех исследованных видов на загрязненных участках примерно одинаково, отклонения находятся в пределах погрешности. Близкие значения содержания ПАУ на поверхности растений всех видов на фоновом и загрязненных участках при значительном превышении содержания ПАУ в тканях растений в условиях загрязнения позволяют предположить наличие определенного уровня содержания ПАУ на поверхности, который поддерживается растениями.

Рис. 2. Кратности превышения содержания ПАУ в отмершей части мха P. schreberi над содержанием в живой его части

Таким образом, для Peltigera sp. в отсутствие загрязнения характерны высокие количества ПАУ, в значительной степени концентрирующиеся на поверхности лишайника. В условиях загрязнения ПАУ начинают активно накапливаться, при этом содержание на поверхности снижается по сравнению с фоновым уровнем, и его вклад в общее содержание ПАУ резко падает. Для мха P schreberi в естественных условиях не характерно активное накопление ПАУ на поверхности, большая часть ПАУ сосредоточена внутри растения, что может быть обусловлено и внутриклеточным синтезом. В условиях выбросов ТЭС происходит активное поглощение ПАУ мхом, поверхностное загрязнение возрастает по сравнению с фоновым уровнем, но его вклад в общее содержание ПАУ в растении снижается. Для голубики V. uliginosum на фоновом участке характерно незначительное содержание легких ПАУ, вероятно, сформировавшихся в самом растении, так как содержание на поверхности было небольшим. В условиях загрязнения массовая доля ПАУ на поверхности V. uliginosum оставалась на фоновом уровне, при этом общее содержание ПАУ в кустарничке увеличивалось лишь в 1,2--1,9 раза. ПАУ не концентрировались на поверхности и почти не проникали внутрь растения, что во многом может быть связано с почти полным одревеснением стволиков и корней голубики V. uliginosum, которые составляют 90% фитомассы данного растения.

Следует отметить, что существовала тенденция повышения содержания ПАУ в почвах и растениях с удалением от источника на 1 км. Наши более ранние исследования дальности переноса ПАУ от угольной шахты [22] показали, что ПАУ (в большей степени тяжелые) выпадали преимущественно на расстоянии 0,5 км. Данные, полученные при изучении накопления ПАУ в зоне действия предприятия по производству технического углерода, показали, что при удалении от источника содержания ПАУ направленно уменьшались [28].

Возможно, более дальнее распространение ПАУ в зоне действия ТЭС было связано со значительной высотой трубы ТЭС и меньшим размером частиц, образующихся при сгорании угля, на которых перемещались ПАУ, по сравнению с частицами угольной пыли. Этот факт приводил к оседанию тяжелых ПАУ на более далеких расстояниях. Предположительно легкие ПАУ, в свою очередь, могли перемещаться еще дальше, и пик их присутствия мог бы быть отмечен на расстоянии 3--5 км от ТЭС. Преимущественное оседание ПАУ вблизи источника выявлено и при исследовании накопления ПАУ в почвах и растениях в зоне действия ТЭЦ. Авторы объясняют полученные данные особенностями рельефа. ПАУ в данном случае оседали в основном на подветренном склоне горы [9]. При исследовании накопления бенз[а]пире- на в почвах под воздействием Новочеркасской ГРЭС [1] максимум накопления ПАУ в почвах был выявлен на удалении 1,6 км от источника, в то время как на расстоянии 1,2 км массовая доля ПАУ была ниже, что коррелирует с полученными нами данными.

Нами было исследовано распределение ПАУ по органам растений. Отличия в накоплении ПАУ живой и отмершей частью мха P schreberi были минимальны и находились в пределах погрешности. Анализ общего содержания ПАУ в живой и отмершей части мха указывает на то, что на всех исследованных участках большинство ПАУ концентрируется в отмершей части (рис. 2), максимальные кратности превышения отмечены на удалении в 1--1,5 км от ТЭС.

Для голубики V. uliginosum на всех исследованных участках характерно большее накопление ПАУв листьях растений по сравнению со стеблями и корнями (рис. 3). Превалирующее содержание ПАУ в листьях обусловлено тем, что основная масса ПАУ оседает на листьях V. uliginosum, так как они имеют большую поверхность относительно других органов, и ПАУ с поверхности листовой пластины проникают внутрь растения. За счет листо- падности кустарничек избавляется от избытка ПАУ. По мере удаления от ТЭС содержание ПАУ как на поверхности, так и в тканях листьев снижается, при этом пик накопления ПАУ для голубики V. uliginosum в целом приходится на расстояние в 1 км от ТЭС, так как при максимальном уровне загрязнения в поглощение ПАУ начинают активно включаться стебли растения и корневая система.

Рис. 3. Содержание ПАУ в органах V. uliginosum в 0,5 км от ТЭС

Таким образом, для голубики V. uliginosum в большей степени было характерно поступление ПАУ через листовую поверхность и в меньшей -- через корневую систему, из которых ПАУ могли проникать в стебли растения.

Результаты кластерного анализа данных, полученных для органогенных горизонтов почв и мха P schreberi показывают, что загрязненные содержанию ПАУ с участком на удалении 1,5 км от ТЭС (рис. 5). Это может быть обусловлено снижением общего содержания ПАУ в V. uliginosum на более удаленном участке. Для лишайника снижение уровня биоаккумуляции начинает проявляться уже на расстоянии 1 км от источника.участки сильно отличаются от фоновых по содержанию ПАУ (рис. 4). Это во многом объясняется тем, что состав ПАУ на поверхности растений и лишайников, а также в почве в условиях загрязнения обусловлен составом выбросов ТЭС.

Рис. 4. Сходство в накоплении ПАУ в почвах на разном расстоянии от ТЭС, метод Варда

Рис. 5. Сходство в накоплении ПАУ V. uliginosum на разном расстоянии от ТЭС, метод Варда

Для почвы характерно большее сходство между участками на расстояниях 0,5 и 1,5 км от ТЭС, для мха -- близки участки, расположенные в 0,5 и 1 км. Это может быть связано с тем, что ПАУ в первую очередь поступают на поверхность мха и только потом достигают органогенного горизонта. Поэтому для P schreberi наблюдается более ранняя реакция по сравнению с почвой на изменение содержания ПАУ в окружающей среде уже на расстоянии в 0,5 км от источника, которая выражается в активном накоплении ПАУ. На расстоянии 1 км отмечается максимальное накопление ПАУ и в почвах, и во мхах за счет переноса ПАУ, связанного с высотой трубы ТЭС, а к 1,5 км, где выпадения минимизируются, содержание ПАУ в почвах и мхах снижается. Эти факторы позволяют использовать P. schreberi для индикации загрязнения тундровых экосистем ПАУ при проведении мониторинговых исследований.

Для голубики V. uliginosum и лишайников Peltigera sp. фонового участка характерно сходство по

Заключение

В органогенных горизонтах почвы были идентифицированы 14 структур ПАУ. В растениях выявлено присутствие тех же структур за исключением аценафтена. На поверхности растений не было обнаружено также бенз[дЫ]пе- рилена. Суммарное содержание ПАУ в почве на загрязненных участках превышало фоновые значения в 3--3,5 раза. Изменение содержания ПАУ в почве с расстоянием происходило с пиком накопления в 1 км от ТЭС.

Выявлены высокие значения коэффициентов корреляции между содержанием ПАУ в органогенных горизонтах почв, лишайниках и растениях. ПАУ в органогенных горизонтах почв и во всех исследуемых видах организмов были представлены в основном низкомолекулярными структурами, доля легких ПАУ в общей сумме ПАУ составляла 79--100%. Согласно расчетам соотношения содержания ПАУ на поверхности и в тканях растений мхи и лишайники активно поглощали ПАУ с поверхности. У голубики V. uliginosum способность к аккумуляции была выражена в меньшей степени. Для всех видов выявлено снижение поверхностного накопления при максимальном общем содержании ПАУ.

Наивысшая способность к биоаккумуляции ПАУ характерна для мха P schreberi, минимальным накоплением отличалась голубика V. uliginosum. Суммарное содержание ПАУ во мхе в условиях загрязнения превышало содержание в лишайнике в 1,3--2,5 раза, в голубике -- в 4 раза. Содержание ПАУ в тканях растений снижалось по мере удаления от

ТЭС. Для лишайника Peltigera sp. максимум накопления был выявлен в 0,5 км, для растений P schreberi и V. uliginosum -- в 1 км от ТЭС. Эффект снижения содержания в большей степени был выражен у тяжелых ПАУ. Массовая доля ПАУ в Peltigera sp., P schreberi и V. uliginosum в зоне аэротехногенного воздействия превышала фоновые значения в 2--3, 3--5 и 2 раза соответственно.

Результаты кластерного анализа показывают, что уже на расстоянии 1 --1,5 км массовые доли ПАУ в Peltigera sp. и V. uliginosum были приближены к фоновым значениям, что, вероятно, обусловлено реакцией данных видов на уменьшение поступления ПАУ, которое приводит к снижению уровня биоаккумуляции. Для органогенных горизонтов почв и P. schreberi характерно объединение всех исследованных загрязненных участков в один кластер, который сильно отличается от фоновых показателей. Накопление ПАУ на данных участках обусловлено выбросами ТЭС. Для P. schreberi мы наблюдали более раннюю реакцию по сравнению с почвой на изменение содержания ПАУ в окружающей среде. P. schreberi в силу своей широкой распространенности и с...