Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Тяжелые металлы, накапливаясь в окружающей среде, ведут к ее загрязнению и являются потенциально токсичными для организмов [1]. Воздушный (эоловый) перенос тяжелых металлов часто является самым быстрым [3, 15]. Важными биоиндикаторами при изучении атмосферного переноса многих химических элементов являются лишайники [2, 4, 5, 8–10]. Исследование содержания тяжелых металлов в лишайниках позволяет оценить интенсивность выпадения аэрозольных частиц из атмосферы в течение нескольких лет. Целью данной работы была оценка вклада природных и антропогенных источников в обогащение тяжелыми металлами кустистых эпифитных лишайников рода Usnea в Республиках Алтай и Хакасия. Лишайники рода Usnea Dill. ex Adans., относящиеся к семейству Parmeliaceae Zenker, встречаются в различных типах лесных растительных сообществ, в том числе Республики Алтай и Республики Хакасия [6]. Эпифитные лишайники рода Usnea встречаются на стволах и в кронах различных пород деревьев, как правило, в массовом количестве. Такое широкое распространение позволяет сравнивать пробы одного рода, полученные с большой территории с разных точек.

Материалы и методы исследования

Авторы отобрали 11 проб кустистых эпифитных лишайников рода Usnea в Республике Алтай в июле 2008 г. (ЮВ Алтай, пробы А-3, А-4 и А-5) и 2013 г. (СВ Алтай, пробы №№ 1 и 2) и в Республике Хакасия по берегам реки Абакан летом 2013 г. (пробы №№ 3–8). Даты отбора, координаты и высота точек отбора проб и изученные виды лишайников представлены в табл. 1. Названия таксонов даны по электронным ресурсам [11, 12]. Пробы отбирали с тонких ветвей хвойных деревьев на высоте 1,5–2 м над уровнем почвенного покрова не менее чем с 10 расположенных рядом деревьев. Во избежание загрязнения отбор проб проводили, используя полиэтиленовые перчатки, в чистые полиэтиленовые пакеты.

Пробы были высушены при температуре 40–50 °С, очищены от примесей и растерты в агатовой ступке растирочной машинки FRITSCH pulversette (Германия). Элементный состав проб мы определяли после их разложения в тефлоновых стаканах смесью сильных кислот (HNO3, HCl и HF) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на масс-спектрометре XII ICP-MS Thermo Scientific. Методика анализа более детально описана в работе [9].

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты анализа содержания химических элементов в кустистых эпифитных лишайниках рода Usnea в мкг/г сухой массы приведены в табл. 2.

Содержание Ti, являющегося реперным элементом литогенных частиц, в изученных нами пробах лишайников варьируется от 12,8 до 49,5 мкг/г, в среднем составляя 28,8 мкг/г (табл. 2). В районе Юго-Восточного Алтая он содержится в изученных пробах лишайников в наибольшем количестве, что говорит о близости сильных источников пыли к местам отбора этих проб (сухие степи ЮВ Алтая, пустынные и полупустынные области Монголии и Китая). Для этих проб характерно и повышенное содержание таких элементов как Th, Nb, Cr, U, V, Co, которые, вероятно, тоже поступают вместе с пылью. Повышенное содержание Th, Nb, Cr, U, V, Co отмечено в лишайниках и в точке 7 в долине р. Абакан, где возможно повышенное содержание пыли в воздухе за счет местных источников.

Содержание Mn в изученных пробах лишайников колеблется от 28 до 377 мкг/г, в среднем составляя 129 мкг/г; содержание Mo колеблется от 0,037 до 0,361 мкг/г, в среднем составляя 0,102 мкг/г. Mn и Mo нужны растениям для активной жизнедеятельности [1, 10]. Содержание Ni изменяется в диапазоне от 0,75 до 1,41 мкг/г, в среднем составляя 1,02 мкг/г, что ниже, чем в фоновых районах Южного Урала, где содержание Ni в лишайниках рода Usnea достигает 1,85 мкг/г [7], что можно объяснить загрязнением от медно-никелевых комбинатов, расположенных в этом регионе [7, 13]. Содержание Pb в наших пробах лишайников варьируется от 3,3 до 11,4 мкг/г, в среднем составляя 6,74 мкг/г. Наиболее высокие значения Pb характерны для ЮВ Алтая, что, вероятно, связано с загрязнённым воздухом, приносимым из Китая, где активно сжигают каменный уголь, содержащий повышенное количество этого металла. Содержание Cd в наших пробах варьируется от 0,23 до 0,41 мкг/г, в среднем составляя 0,31 мкг/г.

Для оценки роли различных источников в формировании состава проб были рассчитаны коэффициенты обогащения элементами относительно среднего состава земной коры по формуле: КО = (Эл./Ti)проба / (Эл./Ti)земная кора, где Эл. и Ti – концентрации интересующего нас элемента и титана в пробе и в земной коре [14] соответственно. Результаты расчётов представлены на рисунке.

Коэффициенты обогащения (КО) лишайников такими элементами, как Th, Nb, Cr, U, V, Co ниже 10, что свидетельствует о том, что основной источник этих элементов – литогенный. КО лишайников Ni в пробах из ЮВ Алтая меньше 10, а в пробах из СВ Алтая и Хакасии (верхняя часть долины р. Абакан) незначительно выше 10. Более высокое значение КО Ni ранее было отмечено в лишайниках из фоновых районов Южного Урала [7], что, вероятно, связано с региональным загрязнением от медно-никелевых комбинатов [13]. КО Zn, Mo, Mn, Bi, Pb и Cd значительно выше 10, что свидетельствует об их сильном накоплении лишайниками, как в повышенной потребности растений Mn и Mo, так и в результате загрязнения атмосферы Zn, Bi, Pb и Cd, поступающими с дальним атмосферным переносом [8–10, 15].

Таблица 1

Пробы кустистых эпифитных лишайников, изученные в данной работе