Mercury in epiphytic lichens of the Crimean peninsula.pdf Введение В современных условиях в связи с интенсификацией процессов техногенного загрязнения и антропогенной трансформацией биосферы одним из важных направлений в области экологических исследований является мониторинг состояния окружающей среды (ОС), включающий определение содержания поллютантов в биотических и абиотических компонентах экосистем. Среди антропогенных факторов различной природы ведущее место занимает химическое загрязнение ОС, в том числе тяжелыми металлами. Ртуть признана международным научным сообществом одним из первоочередных металлов, подлежащих оценке и нормированию [1] в связи с тем, что она является глобальным загрязнителем 1-го класса опасности во всех средах (атмосферном воздухе, воде, почвах) и оказывает токсичное воздействие на биоту вне зависимости от дозы [2], поэтому ртутное загрязнение представляет проблему как для развивающихся, так и богатых стран. Обладая такими физико-химическими свойствами, как высокая подвижность, летучесть, растворимость, способность к аккумуляции, низкая температура плавления и кипения, этот элемент и его соединения легко мигрируют между средами и по трофическим цепям, а также переносятся на большие расстояния с воздушными массами [3-5]. В связи с этим при изучении ртутного загрязнения большое внимание уделяют атмосферной эмиссии этого элемента, наиболее чувствительными биоиндикаторами которой признаны такие компоненты растительного покрова, как лишайники [6]. Они обладают особыми аккумуляционными свойствами, большой продолжительностью жизни, не имеют специализированных органов поглощения элементов из почвы, не сбрасывают пораженные поллютантами части таллома, благодаря чему отражают многолетнюю атмосферную эмиссию металлов [7, 8]. На территории Российской Федерации, как и в большинстве стран, существует проблема ртутного загрязнения ОС, при этом на региональном уровне выделяют как антропогенные источники поступления ртути в биосферу (работа угольных теплоэлектростанций, производство первичных металлов, хлор-щелочное и аффинажное производства, сжигание твердых бытовых отходов), так и природные (дегазация земной коры, вулканические и геотермические выбросы, ртутные и полиметаллические месторождения), при этом Россия является участником международной Минаматской конвенции по контролю ртутного загрязнения. В связи с этим в некоторых преимущественно промышленно развитых регионах проводятся исследования, вклю- Территориальные особенности распределения ртути 137 чающие в том числе систематический биоэкологический мониторинг ртути в различных компонентах экосистем [9-13]. Однако, как показал анализ литературных источников, для южных территорий, включая Республику Крым, существуют лишь фрагментарные данные о территориальном распределении ртути в компонентах ОС [14-16], что подтверждает необходимость проведения исследований в этом направлении. Ранее нами проведен анализ содержания ртути в лишайниках, отобранных преимущественно на прибрежных территориях полуострова [17], который показал отсутствие аномальных превышений и территориальную неоднородность для этого элемента. Для получения более полной информации по другим территориям нами предпринято дальнейшее определение ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих в центральном, юго-западном, южном, юго-восточном и восточном географических регионах Крымского полуострова в зонах с различной степенью антропогенной нагрузки. Результаты исследования и анализа объединенных данных (2015-2018 гг.) представлены в настоящей работе. Материалы и методики исследования Характеристика района исследования. Крымский полуостров расположен на территории Восточно-Европейской равнины (45°24N; 34°00'E) в северной части Черного моря и омывается Азовским морем с северо-востока. Площадь составляет 26 860 км2. Климат региона отличается в пределах физико-географических районов (Степной Крым и Крымские горы - умеренно континентальный климат, Южный берег Крыма - субтропический климат). Среднегодовые метеорологические характеристики составили: температура воздуха - 12,5°С, сумма осадков - 476 мм в 2015 г.; температура воздуха - 11,8°С, сумма осадков - 750 мм, что в 1,3 раза выше нормы, в 2016 г.; температура воздуха - 12,3°С, осадков - 369 мм в 2017 г.; температура воздуха -12,7°С, осадков - 455,9 мм в 2018 г. [18]. По характеру рельефа выделяют Северо-Крымскую равнину с Тарханкутской возвышенностью (около 70% территории), грядово-холмистые равнины Керченского полуострова, 3 гряды Горного Крыма, разделенные продольными равнинами [19]. На территории полуострова выделяют свыше 440 видов и разновидностей почв, при этом в Горном Крыму вследствие разнообразия геологического строения и географических особенностей отмечена значительная дифференциация почвенного покрова с преобладанием горных лесных, горно-степных и горно-луговых черноземовидных, дерново-карбонатных почв, в то время как в равнинной части она менее выражена (преимущественно южные черноземы и темно-каштановые почвы) [20]. Для территории Южного берега и части Горного Крыма более характерны коричневые почвы. Наряду с рекреационной и сельскохозяйственной векторностью экономики, промышленный профиль региона определяют химическая и винодельческая А.М. Богданова, Е.В. Евстафьева, Н.В. Барановская и др. 138 отрасли, производство стройматериалов, электротехнического и электронного оборудования, машино- и судостроение, пищевая и перерабатывающая промышленность [21], которые сосредоточены в таких крупных городах, как Симферополь, Красноперекопск, Армянск, Керчь, Севастополь. Учитывая, что основными региональными источниками поступления ртути в Крымском регионе являются ртутные рудопроявления в Предгорной и Южнобережной металлогенических зонах и проявления рассеянной ртути в продуктах грязевого вулканизма на Керченском полуострове [22], а также принимая во внимание расположение большинства карьеров по добыче полезных ископаемых и горнодобывающих предприятий [23], для исследования выбрали территории с разной степенью антропогенной нагрузки, расположенные в пределах центрального, юго-западного, южного, юго-восточного и восточного регионов (рис. 1). Рис. 1. Расположение площадок отбора лишайников видов Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis НоІГт., Parmelia sulcata Tayl. на территории Крымского полуострова: 1 - г. Армянск; 2-12 - г Симферополь; 13-21 - Красные пещеры; 22, 23 - с. Краснолесье; 24-29 - с. Высокое; 30-34 - г. Севастополь; 35 - г. Ай-Петри; 36, 37 - г. Ялта; 38, 39 - г. Чатыр-Даг; 40 - г Демерджи; 41, 42 - г. Судак; 43, 44 - пгт. Курортное; 45-48 - г. Феодосия; 49-56 - г Керчь [Fig. 1. Location of plots selected for collecting Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis НоІГт., and Parmelia sulcata Tayl. in the Crimean peninsula: 1 - Armyansk; 2-12 - Simferopol; 13-21 - Red caves; 22, 23 - Krasnolesye; 24-29 - Vysokoye; 30-34 -Sevastopol; 35 - Plateau of Ai-Petri; 36, 37 - Yalta; 38, 39 - The plateaus of Chatyr-Dag; 40 - Demerdzhi-Yaila; 41, 42 - Sudak; 43, 44 - Kurortnoe; 45-48 - Feodosia; 49-56 - Kerch] Территориальные особенности распределения ртути 139 На первом этапе исследований в летние периоды в 2015-2016 гг. взяты 11 проб эпифитных лишайников вида Evernia mesomorpha Nyl., произрастающих на заповедных территориях (горные массивы Ай-Петри, Чатыр-Даг (верхнее и нижнее плато), Демерджи), в 2017 г. - 10 проб лишайников видов Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., E. prunastri (L.) Ach. и E. mesomorpha, произрастающих в парковых зонах урбанизированных территорий (города Симферополь, Керчь, Феодосия). Подробное описание методик отбора проб, осуществленного в 2015-2017 гг. (13 площадок), и определения содержания в них ртути представлены в работе [17]. Летом 2018 г. взяты 40 проб лишайников видов X. parietina, E. prunastri, Cladonia rangiformis Нойш., Parmelia sulcata Tayl. в парковых и селитебных зонах городов Симферополь, Керчь, Феодосия, Севастополь, Судак, Ялта и на условно фоновых участках природных экосистем в районе Красных пещер, с. Высокое, с. Краснолесье, Карадагского природного заповедника. Также отобрана проба в г. Армянске, относящемся к северному региону полуострова. Дополнительно или при отсутствии лишайников брали образцы мхов (n=3) вида гриммия подушковидная Grimmia pulvinata (Hedw.) Sm. Пробы лишайников и мхов взяты со стволов взрослых деревьев тополя черного Populus nigra L., сосны крымской Pinus nigra subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe, платана кленолистного Platanus x acerifolia (Aiton) Willd., кустарников кизильника крымского Cotoneaster tauricus Pojark., боярышника Поярковой Сгataegus pojarkovae Kossych. на высоте 1,5-2,0 м от поверхности земли. Современные названия таксонов лишайников приведены по базе данных Mycobank [24]. Отбор и подготовка к анализу проб лишайников включали очистку образцов от инородных частиц, высушивание при комнатной температуре, измельчение и перемешивание для достижения наибольшей однородности материала [25]. Определение содержания ртути в образцах сухой массы лишайников и мхов выполнено атомно-абсорбционным методом с использованием анализатора ртути с зеемановской коррекцией неселективного поглощения «РА-915М», пиролитической приставки «ПИРО-915+» и пакета программ RA915P в Международном инновационном научно-образовательном центре «Урановая геология» Томского политехнического университета (аналитик Н.А. Осипова). Ошибка определения ртути не превышала 10% (не менее 2 повторностей измерения), при этом нижний предел обнаружения составил 0,005 мкг/г. Высокая эффективность и чувствительность данного прибора c применением соответствующей методики определения ртути в лишайниках показаны в работах N. Panichev et al. (2019) и J.M. Esbri et al. (2015) [26, 27]. Для построения и контроля стабильности градуировочных характеристик при определении массовой доли ртути в твердых образцах лишайников использовали стандартный образец состава листа березы ЛБ-1 (ГСО 8923-2007). Статистическая обработка полученных данных проведена в программе StatSoft STATISTICA for Windows 6.0 и Jamovi (Version 1.2) [28]. Так как А.М. Богданова, Е.В. Евстафьева, Н.В. Барановская и др. 140 характер распределения содержания ртути в лишайниках согласно критериям Колмогорова-Смирнова и Лиллифорс, Шапиро-Уилка отличался от нормального, статистическую значимость различий между группами оценивали с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Для описания полученных данных использовали значения среднего арифметического (М), стандартной ошибки (SD), медианы (Ме), 25 и 75 перцентили (p25, p75), а также минимальные (min) и максимальные (max) значения концентраций ртути в образцах. Результаты исследования и обсуждение Расширенный мониторинг содержания ртути в эпифитных лишайниках, выполненный в настоящем исследовании в центральном, юго-западном, южном, юго-восточном и восточном регионах Крымского полуострова, выявил некоторые территориальные различия, как правило, в пределах значений кларка для наземных растений (0,012 мкг/г) [29] 0,306 мкг/г (рис. 2), при этом среднее содержание составило 0,079±0,040 мкг/г, (Me=0,070 мкг/г, p25=0,058 мкг/г, p75=0,089 мкг/г). Рис. 2. Содержание ртути в лишайниках видов Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Ноййш., Parmelia sulcata Tayl. на территории Крымского полуострова: 1 - г. Армянск; 2-12 - г Симферополь; 13-21 - Красные пещеры; 22, 23 - с. Краснолесье; 24-29 - с. Высокое; 30-34 -г Севастополь; 35 - г. Ай-Петри; 36, 37 - г Ялта; 38, 39 - г. Чатыр-Даг; 40 - г. Демерджи; 41, 42 - г Судак; 43, 44 - пгт. Курортное; 45-48 - г. Феодосия; 49-56 - г. Керчь [Fig. 2. Mercury content in lichens Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis НойШ., and Parmelia sulcata Tayl. in the Crimean peninsula: 1 - Armyansk; 2-12 - Simferopol; 13-21 - Red caves; 22, 23 - Krasnolesye; 24-29 - Vysokoye; 30-34 - Sevastopol; 35 - Plateau of Ai-Petri; 36, 37 - Yalta; 38, 39 - Plateaus of Chatyr-Dag; 40 - Demerdzhi-Yaila; 41, 42 - Sudak; 43,44 - Kurortnoe; 45-48 - Feodosia; 49-56 - Kerch] Территориальные особенности распределения ртути 141 В г. Симферополе отмечено аномальное превышение (1,16 мкг/г) среднекрымских значений содержания ртути в лишайниках. Оно предположительно связано со строительством многоэтажного дома на расстоянии 110 м от точки отбора и исключено из анализа. На территории урбоэкосистем (n=34) средние значения содержания ртути составили 0,720±0,022 мкг/г (Me=0,067 мкг/г, p25=0,058 мкг/г, p75=0,086 мкг/г), при этом имели место значимые отличия (рn O^ o' ro О ол o' X. parietina 3. Парковая зона у р. Салгир, 20 м от дороги [Park zone near the Salgir river, 20 m from the road] 240 0,063 X. parietina 4. Селитебная зона, 30 м от дороги и автомойки [Residential area, 30 m from the road and the car wash] 265 0,080 А.М. Богданова, Е.В. Евстафьева, Н.В. Барановская и др. 142 Продолжение таблицы [Table (cont.)] Локализация площадки отбора [Location of the selection plot] Вид лишай-ника/мха [Species of lichen/ moss] № и характеристика площадки отбора [Number and characteristics of the selection plot] Высота над уровнем моря, м над у.м. [Altitude above sea level, m] Концен трация ртути, мкг/г [Hg concen tration, mkg/g] JDX) ОД й % -5Р од >п >о X. parietina 5. Парк Гагаринский, у р. Салгир [Park Gagarinskiy, near the Salgir River] 239 1,160 X. parietina 6. Селитебная зона, 10 м от дороги [Residential area, 10 m from the road] 251 0,065 X. parietina 7. Парковая зона у р. Салгир, 20 м от дороги [Park zone near the Salgir river, 20 m from the road] 244 0,051 X. parietina 8. Селитебная зона, школа [Residential area, school] 239 0,062 X. parietina 9. Парк Гагаринский, у р. Салгир [Park Gagarinskiy, near the Salgir river] 235 0,038 X. parietina 10. Парк Екатерининский, у р. Салгир [Park Ekaterininskiy, near the Salgir river] 245 0,063 X. parietina 11. Симферопольское водохранилище, 270 м от дороги [Reservoir Simferopolskoye, 270 m from the road] 300 0,047 E. prunastri 12. Симферопольское водохранилище, 435 м от дороги [Reservoir Simferopolskoye, 435 m from the road] 304 0,086 Красные пещеры, 3 км от с. Переваль-ное-2, Симферополь-скии район [Red caves, 3 km from Perevalnoe-2, Simferopol district] E. prunastri 13. Водопад Су-Учхан [Su-Uchkhan waterfall] 570 0,102 'Г c\\ о" -н о\\ і> о о" со Ос CD о" 1 СО о" 00 |> сэл о" X. parietina 14. Лесная зона [Forest zone] 516 0,092 E. prunastri. 15. Лесная зона, у реки [Forest zone, near the river] 475 0,127 X. parietina 16. 30 м от дороги [30 m from the road] 430 0,078 E. prunastri 17. Лесная зона [Forest zone] 512 0,087 E. prunastri 18. Лесная зона [Forest zone] 493 0,046 X. parietina 19. Лесная зона [Forest zone] 493 0,054 P. sulcata 20. Лесная зона [Forest zone] 493 0,069 X. parietina 21. 30 м от дороги [30 m from the road] 430 0,064 Территориальные особенности распределения ртути 143 Продолжение таблицы [Table (cont.)] Локализация площадки отбора [Location of the selection plot] Вид лишай-ника/мха [Species of lichen/ moss] № и характеристика площадки отбора [Number and characteristics of the selection plot] Высота над уровнем моря, м над у.м. [Altitude above sea level, m] Концен трация ртути, мкг/г [Hg concen tration, mkg/g] .00 ОД й % .00 од >п |> 'О 04 со с. Краснолесье, Симферопольский район [Krasnolesye, Simferopol district] P. sulcata 22. Лесная зона [Forest zone] 585 0,089 о CD о" -н со СО о" го |> VO О со О О 1 00 О in о" E. prunastri 23. Лесная зона [Forest zone] 585 0,058 Юго-западный регион [Southwestern region с. Высокое, Бахчисарайский район [Vysokoye, Bakhchisaray district] X. parietina 24. Лесная зона [Forest zone] 378 0,060 сч о" -н со о о" Я 00 о" 1 со о" го со о" E. prunastri 25. Лесная зона [Forest zone] 378 0,037 C. rangi-formis 26. Лесная зона [Forest zone] 378 0,084 E. prunastri 27. Лесная зона [Forest zone] 378 0,046 C. rangi-formis 28. Лесная зона [Forest zone] 378 0,066 G. pulvinata 29. Лесная зона [Forest zone] 378 0,089 г. Севастополь [Sevastopol] X. parietina 30. Кладбище, 170 м от дороги [Cemetery, 170 m from the road] 36 0,070 Ос о" -н о СО о о" о |> сэл о" 1 'О о" го 'О о" X. parietina 31. Селитебная зона, 100 м от дороги [Residential area, 100 m from the road] 140 0,053 X. parietina 32. Парк Ушакова балка, ООПТ, 215 м от моря [Park Ushakova balka, SPNA, 215 m from the sea] 17 0,088 X. parietina 33. Парк Максимова дача, ООПТ [Park Maksimova dacha, SPNA] 124 0,051 X. parietina 34. Мыс Фиолент, ООПТ, 30 м от моря [Fiolent foreland, SPNA, 30 m from the sea] 37 0,039 Южный регион [Southern region] Ялтинский горно-лесной природный заповедник [Yalta Mountain and Forest Nature Reserve] E. prunastri 35. Плато г. Ай-Петри, лесная зона [Plateau of Ai-Petri, forest zone] 1200 0,306 - - А.М. Богданова, Е.В. Евстафьева, Н.В. Барановская и др. 144 Продолжение таблицы [Table (cont.)] Локализация площадки отбора [Location of the selection plot] Вид лишай-ника/мха [Species of lichen/ moss] № и характеристика площадки отбора [Number and characteristics of the selection plot] Высота над уровнем моря. м над у.м. [Altitude above sea level. m] Концен трация ртути. мкг/г [Hg concen tration. mkg/g] ^од ОД й % .00 од 1 'О >п оч СО Гор. округ Ялта [Yalta] P. sulcata 36. Парк Ливадийский, ООПТ [Park Livadivskiv. SPNA] 110 0.073 сч CD о" -н сч 00 о" о Ос So О о 1 X- го сэл о" E. prunastri. 37. Парковая зона. 40 м от дороги [Park zone. 40 m from the road] 237 0.090 Крымский природный заповедник [Crimean Nature Reserve] E. meso-morpha 38. Верхнее плато г. Чатыр-Даг [The upper plateau of Chatvr-Dag] 1500 0.104 сч о" -н о СП CD о со ° ср 2§ о" E. meso-morpha 39. Нижнее плато г. Чатыр-Даг [The lower plateau of Chatvr-Dag] 1300 0.161 Демерджи-яйла. ООПТ [Demerdzhi-Yaila, protected areas] E. meso-morpha 40. Южная Демерджи [South Demerdzhi] 1239 0.110 - - Юго-восточный регион [Southeastern region] г. Судак [Sudak] X. parietina 41. Парковая зона. 100 м от моря [Park zone. 100 m from the sea] 12 0.102 СО О о" -Н СО О о" - X. parietina 42. Парковая зона. 102 м от моря [Park zone. 102 m from the sea] 11 0.110 Гор. округ Феодосия [Feodosia] X. parietina 43. Пгт. Курортное. лесная зона [Kurortnoe. forest zone] 48 0.058 00 СП о" -н |> |> сэл о" Ос 00 о >п о" со о" X. parietina 44. Пгт. Курортное. лесная зона [Kurortnoe. forest zone] 48 0.089 X. parietina 45. 200 м от бассейнов очистных сооружений. 400 м от моря [200 m from the pools of treatment facilities. 400 m from the sea] 85 0.054 G. pulvinata 46. 100 м от бассейнов очистных сооружений. 300 м от моря [100 m from the pools of treatment facilities. 300 m from the sea] 60 0.070 Территориальные особенности распределения ртути 145 Окончание таблицы [Table (end)] Локализация площадки отбора [Location of the selection plot] Вид лишай-ника/мха [Species of lichen/ moss] № и характеристика площадки отбора [Number and characteristics of the selection plot] Высота над уровнем моря, м над у.м. [Altitude above sea level, m] Концен трация ртути, мкг/г [Hg concen tration, mkg/g] -5Р ОЙ & % .00 ОЙ >п 'О CN Со 1 X. parietina 47. 100 м от бассейнов очистных сооружений, 300 м от моря [100 m from the pools of treatment facilities, 300 m from the sea] 60 0,147 X. parietina 48. Пгт. Приморский, селитебная зона, 300 м от судостроительного завода [Primorskiy, residential area, 300 m from the shipyard] 15 0,041 Восточный регион [Eastern region] г. Керчь [Kerch] X. parietina 49. Городской пляж, 30 м от моря [City beach, 30 m from the sea] 30 0,077 CD о" І> сэл о 00 о" 1 СП со о" 00 со о" X. parietina 50. Парк Молодежный, 200 м от моря и дороги [Park Molodezhnyy, 200 m from the road and the sea] 52 0,067 X. parietina 51. Селитебная зона, 3 м от дороги [Residential area, 3 m from the road] 54 0,062 X. parietina 52. Парк Комсомольский, 240 м от автозаправочной станции [Park Komsomolskiy, 240 m from the 2as station] 24 0,064 X. parietina 53. 20 м от приборостроительного завода [20 m from the shipyard] 21 0,086 X. parietina 54. Крепость Еникале [Enikale Fortress] 21 0,085 X. parietina 55. Селитебная зона, 5 м от дороги [Residential area, 5 m from the road] 40 0,068 X. parietina 56. Селитебная зона, 450 м от судостроительного завода [Residential area, 450 m from the shipyard] 1 0,061 Примечание. ООПТ - особо охраняемые природные территории. [Note. SPNA - Specially Protected Natural Area]. А.М. Богданова, Е.В. Евстафьева, Н.В. Барановская и др. 146 Так, обнаружено статистически значимо (р

Скачать электронную версию публикации