СОДЕРЖАНИЕ СВИНЦА В ЛИСТЬЯХ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

СОДЕРЖАНИЕ СВИНЦА В ЛИСТЬЯХ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Научная статья

Попова С.Н.¹, Сазонов Н.Н.², Кузьмина С.С.^3, *

³ ORCID: 0000-0002-4687-4868;

^{1, 2, 3} Cеверо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова, г.Якутск, Россия

* Корреспондирующий автор (sskuzmina[at]bk.ru)

Аннотация

Приведены результаты исследования содержания свинца в листьях березы повислой в зависимости от техногенной нагрузки места произрастания. Листья были собраны в 6 точках, расположенных на разных расстояниях вдоль наиболее загруженных улиц города Якутска и в 5 точках на федеральной трассе А-360 «Лена» в Мегино-Кангаласском районе Республики Саха (Якутия). Анализ проведен на инфракрасном анализаторе SpectraStar 2200 фирмы Unity Scientific (США). Содержание свинца превысило ПДК до 1,5 раз в листьях, собранных в городской зоне. Показано, что содержание свинца в листьях березы имеет высокую степень взаимосвязи с потоком автотранспорта и расстоянием места произрастания березы от дороги. В качестве дополнительного корма для животных можно проводить сбор веток березы на расстоянии более 40м от автотрассы.

Ключевые слова: свинец, листья березы повислой (Betula pendula Roth), техногенная нагрузка, автотрасса, веточный корм.

THE AMOUNT OF LEAD IN THE LEAVES OF THE EUROPEAN WHITE BIRCH (BETULA PENDULA ROTH.) UNDER THE MAN-INDUCED IMPACT

Research article

Popova S. N.¹, Sazonov N. N.², Kuzmina S. S.^3, *

³ ORCID: 0000-0002-4687-4868;

^{1, 2, 3} M. K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia

* Correspondent author (sskuzmina[at]bk.ru)

Abstract

This paper presents the results of measuring the amount of lead in the leaves of the European white birch according to the level of man-induced impact of the habitat. The leaves were collected in 6 places situated over various distances along the streets with the heaviest traffic of Yakutsk city and in 5 places along the A360 Lena Highway in the Megino-Kangalassky District of the Sakha (Yakutia) Republic. The analysis was conducted using the infrared analyzer SpectraStar 2200 made by Unity Scientific (USA). The amount of lead overreached maximum allowable concentration by 1.5 times in the leaves collected in the urban area. This article demonstrates that the amount of lead in the birch leaves highly correlates to the traffic flow and the distance between the streets and birch habitats. Branches of the birches growing more than 40 meters away from the road can be used as additional animal feed.

Keywords: lead, European white birch leaves (Betula pendula Roth), man-induced impact, highway, browse.

Введение

Неблагоприятные климатические условия Якутии требуют от фермеров напряженных сил для обеспечения крупного рогатого скота кормами на зиму. В республике Саха (Якутия) традиционно проводят заготовку дополнительных кормов для животных, в том числе веточного корма. В условиях Якутии наиболее ценным дополнительным видом корма являются ветки березы как источник минералов и витаминов. Весной 2018 года отмечался массовый падеж косуль в центральных районах Якутии из-за нехватки доступного корма. Поэтому в январе-марте 2020 года организации Министерства экологии Республики проводили подкормку косуль веточным кормом, который был заготовлен из ветвей березы летом 2019 года. Сбор веток обычно проводится на участках вблизи автотрасс из-за непроходимости техники в глубь леса. Известно, что территория автотрассы загрязняется выбросами транспорта, в состав которых входит свинец, опасный поллютант токсического действия на окружающую среду [3]. Были получены данные о превышении содержания свинца по сравнению с фоновыми значениями в щавеле и полыни обыкновенной, произрастающих в 200 м от автотрассы Р-504 на территории поселка Нижний Бестях Мегино-Кангаласского района [7]. Из литературы известно, что листья березы могут накапливать большое количество свинца [1], [4]. Но при этом, благодаря листопадности, эти древесные растения способны избавляться от части токсичных соединений, накапливающихся в них. Листопадность рассматривается как защитный механизм, предохраняющий растительный организм от интоксикации и гибели [9]. В связи с этим возникает вопрос о степени накопления токсичных веществ техногенного загрязнения, в частности свинца, в листьях березы, произрастающей в непосредственной близости от автотрасс, в период заготовки веточного корма. Избыток свинца в организме животного влияет на пищеварительную систему, вызывает сердечно-сосудистые заболевания [6]. Свинец относится к первому классу загрязняющих веществ по степени опасности (ГОСТ 17.4.1.02-83).

Цель исследований – определить влияние уровня техногенной нагрузки на накопление свинца в листьях березы повислой (Betula pendula Roth.), произрастающей на придорожной территории.

Объекты и методы исследования

Листья березы были собраны в конце июня и в начале июля, когда концентрация питательных веществ в них бывает наиболее высокой [9].

Листья были собраны на участках, где была проведена заготовка веточного корма, а также вблизи этих участков, расположенных вдоль автотрассы А-360 «Лена» Невер-Якутск в Мегино-Кангаласском районе. Для сравнения влияния уровня техногенной нагрузки на содержание свинца в листьях сбор листьев березы был осуществлен также в точках, расположенных на наиболее нагруженных автопотоком улицах города Якутска [8]. В представленной работе анализы были проведены в листьях, собранных в 2019 году по методическому руководству А.Ф. Абрамова [2].

Точки сбора листьев в г.Якутске:

№1. Улица «50 лет Октября» (автострада), 5 м от автострады;

№2. Улица «50 лет Октября» (автострада), 8 м от автострады рядом с магазином «Азбука»;

№3. Улица «50 лет Октября» (автострада), 11 м от автострады;

№4. Улица «50 лет Октября» (автострада), 100 м от автострады рядом с местом выгула собак;

№5. Улица Кулаковского 48, территория СВФУ (Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова), 6 м от дороги;

№6. Проспект Ленина, центральная улица г. Якутска, рядом со зданием ИПБК СО РАН (Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН), 7 м от дороги;

№.7 Контрольная точка, загороженная территория ЯНИИСХ (Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им.М.Г.Сафронова), 210 м от улицы Бестужева-Марлинского, сравнительно менее подверженная техногенной нагрузке зона в черте города.

Точки сбора листьев в Мегино-Кангаласском районе:

№8. Автотрасса А-360 «Лена» Невер-Якутск 1147 км, 10 метров от дороги;

№9. Автотрасса А-360 «Лена» Невер-Якутск 1147 км, 20 метров от дороги;

№10. Автотрасса А-360 «Лена» Невер-Якутск 1147 км, 30 метров от дороги;

№11. Автотрасса А-360 «Лена» Невер-Якутск 1147 км, 40 метров от дороги;

№12. Автодорога А-360 «Лена» Невер-Якутск 1147 км, 50 метров от дороги.

Анализы проведены в воздушно-сухих листьях, измельченных до размера частиц <2 мм. Определение количества свинца было выполнено на инфракрасном анализаторе SpectraStar модели 2200 фирмы Unity Scientific (США). Полученные данные обработаны с использованием программы Microsoft Excel 2016 для Microsoft Windows 10.

Результаты

Результаты исследований показали (табл.1), что содержание свинца в листьях березы превышает ПДК в 8 исследованных образцах из 12. Содержание свинца в образцах г.Якутска ниже ПДК только в контрольной точке сбора и в точке сбора №4 (100 м от автострады «50 лет Октября»). Максимальное содержание свинца в листьях березы на территории г. Якутска наблюдается в точке №1 (5 м от автострады «50 лет Октября») и превышает ПДК на 56%. Это самая близкая от автострады точка сбора, содержание свинца в листьях в данных условиях было в 2 раза выше по сравнению с показателем в листьях, собранных в контрольной точке. Таким образом в трех образцах из четырех, собранных в точках сбора, расположенных вдоль автострады «50 лет Октября», зафиксировано превышение ПДК по свинцу. В листьях березы в точке сбора №6 на проспекте Ленина обнаружено 3,38 мг/кг свинца, что по сравнению с результатами в других точках значительно меньше, несмотря на близость расстояния от улицы и нагруженность улицы автопотоком. По нашему предположению это может быть связано с тем, что деревья на участке в точке сбора №6 были посажены на привозной почве, т.к. на содержание металлов в вегетативных органах растений также влияет загрязненность почвы данными металлами [10].

На расстоянии 100 метров от автострады обнаружено в образцах минимальное количество свинца по г. Якутску, равное примерно его уровню в месте сбора в контрольной точке. Это указывает на высокую степень обратной зависимости накопления свинца в листьях от расстояния от улицы — коэффициент корреляции составил r=-0,83. А содержание свинца в листьях березы и нагруженность автопоком улицы в г. Якутске по нашим данным также имеют высокую степень взаимосвязи (r=0,85).

 

Таблица 1 – Содержание свинца в листьях березы повислой в г. Якутске и Мегино-Кангаласском районе

№ точки сбора листьев	Pb, мг/кг	Расстояние от дорожного полотна, м	Автопоток, ед. в 1 мин
Город Якутск
1	4,68	5	86±3
2	4,54	8	86±3
3	3,97	11	86±3
4	2,51	100	86±3
5	4,17	6	37±5
6	3,38	7	58±5
7 (контрольная точка)	2,41	210	0,03±1
Мегино-Кангаласский район
8	3,72	10	21±7
9	3,42	20	21±7
10	3,37	30	21±7
11	3,05	40	21±7
12	2,85	50	21±7
ПДК по ГОСТ Р 51899-2002 [5]	3,0

 

В Мегино-Кангаласском районе максимальное значение свинца в листьях березы обнаружено в 10 метрах от трассы (точка сбора №8), что превышает ПДК на 25% (табл.1). Листья березы в данном участке были собраны во время заготовки веточного корма. При увеличении расстояния участка произрастания берез от автотрассы до 30 м (точка сбора №10) содержание свинца в листьях постепенно незначительно снижается, а на расстоянии 40 м от автотрассы (точка сбора №11) снижается на 11%, на расстоянии 50 м (точка сбора №12) — на 23% по сравнению с уровнем свинца в точке сбора №8 и находится в пределах ПДК.

Заключение

Береза повислая может служить объектом биоиндикации загрязненности свинцом прилегающих к автодорогам участков. На уровень содержания свинца в листьях березы повислой, произрастающей возле автодорог, влияют расстояние дерева от автотрассы и нагруженность автопотоком. При сборе веток березы повислой с целью использования в качестве дополнительного корма для сельскохозяйственных и диких животных на участках, прилегающих к автотрассе А-360 «Лена» Невер-Якутск в Мегино-Кангаласском районе, рекомендуется выбирать участки на расстоянии более 40 м от автотрассы.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Абрамов А.Ф. Биоиндикация загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами по содержанию их в листьях березы обыкновенной (Betula alba L.) в Якутии /А.Ф. Абрамов, Т.В. Слепцова // Вестник ИрГСХА. Биология. Охрана природы. – 2015. - №69. – С. 31-36
2. Абрамов А.Ф. Методики взятия и подготовки проб к анализу: Методическое руководство/ РАСХН Сиб. Отд-ние Якут.НИИСХ. – Якутск, 2007. – 48с.
3. Битюцкин Н.П. Микроэлементы высших растений. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2011. – 368 с.
4. Волова А.В. Содержание макро- и микроэлементов в листьях березы (Betula pendula Roth.) различных форм /А.В. Волова, Н.Е. Наквасина // Лесной вестник / Forestry Bulletin. – 2019. -– № 6 (т.23). – С. 5–12.
5. ГОСТ Р 51899-2002 Комбикорма гранулированные. Общие технические условия – Введ. 2003–06–01. – М.: Изд-во Стандартинформ, 2008.– 27 с.
6. Дускаев Г.К. Влияние тяжёлых металлов на организм животных и окружающую среду обитания (обзор) /Г.К. Дускаев, С.А. Мирошников //Животноводство и кормопроизводство. – 2014. – №3 (86).– С.7-9
7. Кузьмина С.С. Влияние техногенной нагрузки автотрассы на накопление биологически активных веществ и микроэлементов в дикорастущих пищевых растениях /С.С. Кузьмина, М.И. Соловьева //Проблемы региональной экологии. – 2019. – № 6. – С.43-47
8. Макарова Г.Д. Влияние автотранспорта на окружающую среду г.Якутска /Г.Д. Макарова, Г.С. Васильева //Успехи современного естествознания. – 2014. – № 8. – С. 48-50
9. Перк А. А. Физиолого-биохимические характеристики Betula platyphylla в условиях Центральной и Южной Якутии /А.А. Перк, А.Г. Пономарев, Т.Д. Татаринова и др. //Известия Самарского научного центра РАН. – 2011. – №1-4.– С.874-876
10. Саввинов Д.Д. Микроэлементы в северных экосистемах: на примере Республики Саха (Якутия) /Д.Д. Саввинов, Н.Н. Сазонов. – Новосибирск: Наука, 2006. – 208 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Abramov A.F. Bioindikaciya zagryazneniya okruzhayushchej sredy tyazhelymi metallami po soderzhaniyu ih v list'yah berezy obyknovennoj (Betula alba L.) v Yakutii [Bioindication of environmental pollution by heavy metals based on their content in the leaves of common birch (Betula alba L.) in Yakutia] /A.F. Abramov, T.V. Slepcova // Vestnik IrGSKHA. Biologiya. Ohrana prirody [Herald Of ISAA. Biology. Nature protection]. – 2015. - №69. – P. 31-36 [in Russian]
2. Abramov A.F. Metodiki vzyatiya i podgotovki prob k analizu: Metodicheskoe rukovodstvo/ RASKHN Sib. Otd-nie Yakut.NIISKH [Methods of taking and preparing samples for analysis: Methodological guide]. – Yakutsk, 2007. – 48p. [in Russian]
3. Bityuckin N.P. Mikroelementy vysshih rastenij [Trace elements in higher plants]. – SPb.: Izd-vo S.-Peterb. un-ta, 2011. – 368 p. [in Russian]
4. Volova A.V. Soderzhanie makro- i mikroelementov v list'yah berezy (Betula pendula Roth.) razlichnyh form [Content of macro- and microelements in birch leaves (Betula pendula Roth.) of various forms] /A.V. Volova, N.E. Nakvasina // Lesnoj vestnik [Forestry Bulletin]. – 2019. -– № 6 (t.23). – P. 5–12. [in Russian]
5. GOST R 51899-2002 Kombikorma granulirovannye. Obshchie tekhnicheskie usloviya [Granulated feed. General specifications] – Vved. 2003–06–01. – M.: Izd-vo Standartinform, 2008.– 27 р. [in Russian]
6. Duskaev G.K. Vliyanie tyazhyolyh metallov na organizm zhivotnyh i okruzhayushchuyu sredu obitaniya (obzor) [Influence of heavy metals on the animal body and the environment (review)] /G.K. Duskaev, S.A. Miroshnikov //Zhivotnovodstvo i kormoproizvodstvo [Animal Husbandry and feed production]. – 2014. – №3 (86).– P.7-9. [in Russian]
7. Kuzmina S.S. Vliyanie tekhnogennoj nagruzki avtotrassy na nakoplenie biologicheski aktivnyh veshchestv i mikroelementov v dikorastushchih pishchevyh rasteniyah [Influence of the technogenic load of the highway on the accumulation of biologically active substances and trace elements in wild food plants] /S.S. Kuzmina, M.I. Soloveva //Problemy regional'noj ekologii [Problems of regional ecology]. – 2019. – № 6. – P.43-47 [in Russian]
8. Makarova G.D. Vliyanie avtotransporta na okruzhayushchuyu sredu g.Yakutska [Influence of motor transport on the environment of Yakutsk] /G.D. Makarova, G.S. Vasil'eva //Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in modern natural science]. – 2014. – № 8. – P. 48-50 [in Russian]
9. Perk A. A. Fiziologo-biohimicheskie harakteristiki Betula platyphylla v usloviyah Central'noj i YUzhnoj YAkutii /A.A. Perk, A.G. Ponomarev, T.D. Tatarinova and others //Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN [News the Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences]. – 2011. – №1-4.– P.874-876 [in Russian]
10. Savvinov D.D. Mikroelementy v severnyh ekosistemah: na primere Respubliki Saha (YAkutiya) [Microelements in Northern ecosystems: on the example of the Republic of Sakha (Yakutia)] /D.D. Savvinov, N.N. Sazonov. – Novosibirsk: Nauka, 2006. – 208 p. [in Russian]