Сравнительный анализ эффективности методов биоиндикации при мониторинговых исследованиях состояния окружающей среды в Санкт-Петербурге

Авторы

  • Марина Германовна Опекунова Санкт-Петербургский государственный университет, Россия, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9, 199034
  • Анна Романовна Никулина Санкт-Петербургский государственный университет, Россия, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9, 199034
  • Ирина Викторовна Смешко Тихоокеанский государственный университет, Россия, Хабаровск, Россия, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, 680035
  • Валерия Сергеевна Кириченко Санкт-Петербургский государственный университет, Россия, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9, 199034

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.207

Аннотация

Целью исследований стала оценка эффективности методов биоиндикации при определении состояния окружающей среды на территории Санкт-Петербурга на примере Василеостровского и Пушкинского районов. Изучено содержание химических элементов в почвогрунтах, корке тополя Populus balsamifera, листьях Tilia cordata и Betula pendula, моховых (Sphagnum angustifolium) и лишайниковых (Cladonia stellaris) ловушках, рассчитан интегральный показатель флуктуирующей асимметрии (ИПФА) листьев липы T. cordata и березы B. pendula, проведено биотестирование почв с использованием Daphnia magna и Chlorella vulgaris. Установлено, что основными источниками загрязнения городской среды являются автомобильный транспорт, Балтийский завод в Василеостровском районе и промышленные зоны «Шушары» и «Пушкинская» в Пушкинском районе. Территория парковой зоны Пушкинского района может рассматриваться в качестве условно-фоновой при экологическом мониторинге. Рекомендовано использование флуктуирующей асимметрии листьев древесных пород в биоиндикационных исследованиях только совместно с результатами химического анализа. Корка тополя представляется наиболее удобным биоиндикатором для оценки загрязнения окружающей среды в течение длительного периода, химический состав листьев древесных пород (липы T. cordata и березы B. pendula) отражает информацию о поступлении поллютантов в течение одного вегетационного периода, анализ химического состава моховых и лишайниковых ловушек позволяет установить поступление загрязняющих веществ за сравнительно короткий период времени и идентифицировать источники загрязнения. Для оценки экологического состояния окружающей среды на основе функции желательности Харрингтона разработан интегральный биоиндикационный показатель BIP (Bioindication integral parameter), учитывающий степень трансформации отдельных компонентов окружающей среды под воздействием антропогенной нагрузки: изменение химического состава растений относительно кларковых (фоновых) значений; проявление флуктуирующей асимметрии листьев древесных пород по сравнению с нормой. Показана эффективность применения BIP для геоэкологической оценки состояния окружающей среды в городах.

Ключевые слова:

биоиндикация, биотестирование, загрязнение, металлы, почвогрунты, интегральный биоиндикационный показатель, функция желательности Харрингтона, корка Populus balsamifera Bieb., листья Tilia cordata L., листья Betula pendula Roth., флуктуирующая асимметрия листьев, Daphnia magna Straus, Chlorella vulgaris Beijer

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
 

Библиографические ссылки

Анищенко, Л. Н., Сковородникова, Н. А., Борздыко, Е. В. (2015). Химическая лихеноиндикация как основа биомониторинга воздуха в антропогенных экосистемах. Фундаментальные исследования, 2, 2144–2148.

Баргальи, Р. (2005). Биогеохимия наземных растений. М.: ГЕОС.

Бардина, Т. В., Чугунова, М. В., Капелькина, Л. П., Бардина, В. И. (2014). Биологическая оценка токсичности городских почв в почвенно-экологическом мониторинге. Экология урбанизированных территорий, 2, 87–91.

Беляев, Д. С. и Серебрицкий, И. А., под ред. (2021). Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2020 году. Правительство Санкт-Петербурга. Ижевск: ООО «ПРИНТ».

Бязров, Л. Г. (2002). Лишайники в экологическом мониторинге. М.: Научный мир.

Ветчинникова, Л. В., Кузнецова, Т. Ю., Титов, А. Ф. (2013). Особенности накопления тяжелых металлов в листьях древесных растений на урбанизированных территориях в условиях Севера. Труды Карельского научного центра РАН, 3, 68–73.

Водяницкий, Ю. Н. (2017). Оценка суммарной токсикологической загрязненности почв тяжелыми металлами и металлоидами. Агрохимия, 2, 56–63.

Горохова, И. Н., Куприянова, Е. И., Прокуронов, И. Б., Харитонов, В. А. (2010). Биоиндикация и мониторинг экологического состояния мегаполисов с использованием геоинформационных технологий (на примере Москвы). Экология промышленного производства, 1, 13–16.

Горький, А. В. и Петрова, Е. А. (2006). Загрязнение почв Санкт-Петербурга тяжелыми металлами. Сайт Российского геоэкологического центра. [online] Доступно на: http://www.rgec.ru/articles/. [Дата доступа 15.12.2021].

Добровольский, В. В. (1998). Основы биогеохимии. М.: Высшая школа.

Захаров, В. М., Баранов, А. С., Борисов, В. И., Валецкий, А. В., Кряжева, Н. Г., Чистякова, Е. К., Чубинишвили, А. Т. (2000). Здоровье среды: методика оценки. М.: Центр экологической политики России.

Иванова, Р. Р. (2012). Оценка состояния окружающей среды по содержанию тяжелых металлов в почве и растительности города. Научный журнал КубГАУ, 81 (07), 1–10.

Ильин, В. Б. (1991). Тяжелые металлы в системе почва — растение. Новосибирск: Наука.

Кабата-Пендиас, А. и Пендиас, Х. (1989). Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир.

Касимов, Н. С., Битюкова, В. Р., Малхазова, С. М., Кошелева, Н. Е., Никифорова, Е. М., Шартова, Н. В., Власов, Д. В., Тимонин, С. А., Крайнов, В. Н. (2014). Регионы и города России: интегральная оценка экологического состояния. М.: ИП Филимонов М. В.

Касимов, Н. С. и Власов, Д. В. (2015). Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии. Вестник Московского университета. География, 2, 7–17.

Копылова, Л. В. (2012). Оценка уровня загрязнения почв тяжелыми металлами и интенсивность поглощения их древесными растениями. Ученые записки ЗабГГПУ, 1 (42), 70–75.

Кошелева, Н. Е., Касимов, Н. С., Сорокина, О. И., Гунин, П. Д. (2012). Геохимия техногенных ландшафтов г. Улан-Батор. В: Геохимия ландшафтов и география почв. 100 лет со дня рождения М. А. Глазовской. М.: АПР, 207–235.

Лайус, Д. Л., Грэм, Д. Х., Католикова, М. В., Юрцева, А. О. (2009). Флуктуирующая асимметрия и случайная фенотипическая изменчивость в популяционных исследованиях: история, достижения, проблемы. Вестник Санкт-Петербургского университета. Биология, 3, 98–110.

Опекунова, М. Г. (2013). Диагностика техногенной трансформации ландшафтов на основе биоиндикации. Дис. … д-ра геогр. наук. Санкт-Петербургский государственный университет.

Опекунова, М. Г., Арестова, И. Ю., Елсукова, Е. Ю., Шейнерман, Н. А. (2015). Методы физико-химического анализа почв и растений: метод. указания. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.

Опекунова, М. Г. и Башарин, Р. А. (2014). Применение флуктуирующей асимметрии листьев березы (Betula pubescens Ehrh) для оценки загрязнения окружающей среды в районе Костомукши. Вестник Санкт-Петербургского университета. Геология. География, 3, 58–70.

Опекунова, М. Г., Захарян, Л. С., Вокуева, О. В., Константинова, А. Ф. (2011). Экологический мониторинг загрязнения Василеостровского района Санкт-Петербурга с использованием тополя бальзамического (Populus balsamifera L.). Известия РГО, 1434 (2), 31–44.

Опекунова, М. Г. и Кошелева, Д. И. (2015). Экологический мониторинг загрязнения Василеостровского района Санкт-Петербурга с использованием методов фитоиндикации. В: Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 7-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Саратов, 08–10 апреля 2015 года. Саратов: Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина, 160–163.

Опекунов, А. Ю., Митрофанова, Е. С., Спасский, В. В., Опекунова, М. Г., Шейнерман, Н. А., Чернышова, А. В. (2020). Химический состав и токсичность донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга. Водные ресурсы, 47 (2), 196–207. https://doi.org/ 10.31857/S032105962002011X

Опекунова, М. Г., Никулина, А. Р., Лутовинова, Д. Д., Мельник, А. В., Дергилева, Е. В., Грантовская, М. В., Вольнова, Т. Н. (2022). Сравнительный анализ результатов мониторинговых исследований состояния окружающей среды в Василеостровском районе Санкт-Петербурга с применением методов биоиндикации. В: Охрана окружающей среды — основа безопасности страны: сб. ст. по мат-лам Междунар. науч. экол. конф. Краснодар: КубГАУ, 378–381.

Опекунов, А. Ю. и Опекунова, М. Г. (2014). Интегральная оценка загрязнения ландшафта с использованием функции желательности Харрингтона. Вестник Санкт-Петербургского университета. Геология. География, 4, 101–113.

Сает, Ю. Е. и Смирнова, Р. С. (1983). Геохимические принципы выявления зон воздействия промышленных выбросов в городских агломерациях. Вопросы географии, 120, 45–55.

Сенькин, О. В., Опекунова, М. Г., Щербаков, В. М. (2000). Ландшафтно-экологическое картографирование и экологическая оценка нарушенных территорий с применением методов биоиндикации: учеб.-метод. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.

Серебрицкий, И. А., под ред. (2015). Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2014 году. Правительство Санкт-Петербурга. СПб.: ООО «Дитон».

Терехина, Н. В., Семёнов, О. М., Фирсов, Г. А. (2017). Экологическое состояние почв и основных древесных пород в Ботаническом саду Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН. Социально-экологические технологии, 3, 33–50.

Уфимцева, М. Д. и Терехина, Н. В. (2005). Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга. СПб.: Наука.

Уфимцева, М. Д. и Терехина, Н. В. (2014). Эколого-геохимическая оценка состояния почв исторического центра Санкт-Петербурга. Вестник Санкт-Петербургского университета. Геология. География, 2, 122–136.

Уфимцева, М. Д. и Терехина, Н. В. (2017). Оценка экологического состояния Центрального района Санкт-Петербурга на основе экофитоиндикации. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 62 (2), 209–217. https://doi.org/10.21638/11701/spbu07.2017.206

Цыпленков, В. П. (1994). Почвы садов и парков Санкт-Петербурга. Жизнь и Безопасность, 3–4, 55–59.

Шуберт, Р. (1988). Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. М.: Мир.

Alekseeva-Popova, N. V., Drozdova, I. V., Kalimova, I. B. (2015). Accumulation of heavy metals by North Caucasian plant species of the Cruciferae family in regards to phytoremediation. Geochemistry International, 53 (5), 456–463. https://dx.doi.org/10.1134/S0016702915030027

Alexeeva-Popova, N. V. and Drozdova, I. V. (2013). Micronutrient composition of plants in the Polar Urals under contrasting geochemical conditions. Russian Journal of Ecology, 44 (2), 100–107. https://dx.doi.org/10.1134/S1067413613020033

Aslan, A., Çiçek, A., Yazici, K., Karagöz, Y., Turan, M., Akku, F., Yildirim, O. S. (2011). The assessment of lichens as bioindicator of heavy metal pollution from motor vehicles activites. African Journal of Agricultural Research, 6 (7), 1698–1706. https://dx.doi.org/10.5897/AJAR10.331

Ataabadi, M., Hoodaji, M., Najafi, P. (2010). Heavy metals biomonitoring by plants grown in an industrial area of Isfahan’ Mobarakeh steel company. Journal of Environmental Studies, 35 (52), 25–27.

Baptista, M. S., Teresa, M., Vasconcelos, S. D., Carbral, J. P., Freitas, C. M., Pacheo, A. M. G. (2008). Copper, nickel, lead in lichens and tree bark transplants over different period of time. Environ. Pollut, 151 (2), 408–413.

Baslar, S., Dogan, Y., Durkan, N., Bag, H. (2009). Biomonitoring of zinc and manganese in bark of Turkish red pine of western Anatolia. Journal of Environmental Biology, 30 (5), 831–834.

Buzmakov, S. A., Andreev, D. N., Nazarov, A. V., Dzjuba, E. A., Shestakov, I. E., Kujukina, M. S., El’kin, A. A., Egorova, D. O., Hotjanovskaja, Ju. V. (2021). Responses of different test objects to experimental soil contamination with crude oil. Russian Journal of Ecology, 52 (4), 267–274. https://dx.doi.org/10.1134/S1067413621040056

Coskun, M. (2006). Toxic metals in the Austrian pine (Pinus nigra) bark in the Thrace region, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 121, 173–179. https://dx.doi.org/10.1007/s10661-005-9113-5

Fares, M. A., Yusoff, Z., Masdar, N. D., Salmi, M. D. H., Kamal, M. L., Hamzah, Z. (2014). Tree barks as bioindicator for organic and inorganic pollutants: a preliminary study. Jurnal Intelek, 9 (1), 16–22.

Graham, J. H. (2021). Fluctuating asymmetry and developmental instability, a guide to best practice. Symmetry, 13 (1), 1–8. https://dx.doi.org/10.3390/sym13010009

Klosinska, T. and Tulik, M. (2011). The concentration of heavy metals in trees bark and preferences of deer’s nutrition. Forestry and Wood Technology, 74, 183–186.

Kord, B. and Kord, B. (2011). Heavy metal levels in Pine (Pinus eldarica Medw.) tree barks as indicators of atmospheric pollution. BioResources, 6 (2), 927–935.

Kozlov, M. V. (2017). Plant studies on fluctuating asymmetry in Russia: Mythology and methodology. Russian Journal of Ecology, 48 (1), 3–12. https://doi.org/10.1134/S1067413617010106

Oklo, D. A. and Asemave, K. (2012). Heavy metal contents of tree barks as indicator of pollution in Makurdi Metropolis, Benue State — Nigeria. International Journal of Toxicology and Applied Pharmacology, 2 (4), 45–48.

Terehova, V. A. (2022). Biotesting of Soil Ecotoxicity in Case of Chemical Contamination: Modern Approaches to Integration for Environmental Assessment (a Review). Eurasian Soil Science, 55 (5), 601–612. https://doi.org/10.1134/S106422932205009X

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

10.04.2023

Как цитировать

Опекунова, М. Г. (2023) «Сравнительный анализ эффективности методов биоиндикации при мониторинговых исследованиях состояния окружающей среды в Санкт-Петербурге», Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 68(2). doi: 10.21638/spbu07.2023.207.

Выпуск

Том 68 № 2 (2023)

Раздел

Статьи

Лицензия

Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)