Турушева Татьяна Викторовна - кандидат технических наук, доцент, кафедра «Техносферная безопасность».
672039, Чита, ул. Александро-Заводская, д. 30
Tatyana V. Turusheva - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Technosphere Safety, Transbaikal State University.
30, Aleksandro-Zavodskaya Str., Chita, 672039
Есипов Вячеслав Евгеньевич - магистрант, кафедра «Техносферная безопасность».
672039, Чита, ул. Александро-Заводская, д. 30
Vyacheslav E. Esipov - Master's Degree Student of the Department of Technosphere Safety, Transbaikal State University.
30, Aleksandro-Zavodskaya Str., Chita, 672039
Введение. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами представляет собой одну из наиболее актуальных экологических проблем, поскольку эти вещества негативно влияют на экосистемы и здоровье живых организмов. В литературе активно исследуется вопрос о накоплении тяжелых металлов растениями в урбоэкосистемах, однако многие аспекты данной проблемы остаются недостаточно раскрытыми. Например, существующие исследования не всегда учитывают влияние различных факторов окружающей среды на процесс сорбции металлов. Это создает пробелы в понимании механизмов взаимодействия растений и загрязняющих веществ. Настоящее исследование нацелено на детальное изучение зависимости сорбции тяжелых металлов сосной обыкновенной (Pinus sylvestris) от уровня загрязнения среды. Авторы ставят задачу определить, как изменяются показатели накопления металлов в зависимости от условий произрастания, что позволит более точно оценить роль данного растения в экологии городских территорий.
Материалы и методы. Исследования проводились на территории города Чита Забайкальского края. Сосна обыкновенная является широко распространенным видом рода сосна в Забайкальском крае, поэтому материалом для исследования послужила кора сосны обыкновенной, а также почвенные образцы, взятые на участках города Чита, отличающихся интенсивностью антропогенной нагрузки. Выбор участков для отбора материала осуществлялся, в том числе, по показателю комплексного загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА5) на территории города Чита. После отбора пробы подвергались квартованию, сушке и измельчению до мелкозернистого состояния, после чего кора и почва подвергались термической обработке в муфельной печи при 600 °С. Обожженную почву и золу коры сосны исследовали по методикам, общепринятым в химии древесины, с использованием спектрометрического метода на атомно-абсорбционном спектрометре Shimadzu AA–6200. Кислотность определяли потенциометрическим методом в хлоридной вытяжке. Для этого использовали 1М раствор KCl (pH = 6,0), а также стандартные буферные растворы (pH 4,01; 6,86; 9,18) для калибровки прибора. Суспензии готовили, добавляя к 30 г почвы 75 мл экстрагента, перемешивали в течение одной минуты и измеряли pH после стабилизации показаний. Параллельно выполняли контрольный эксперимент без образца почвы.
Результаты исследования. Проведенный анализ полученных данных по сезонному изменению зольности и влажности коры сосны обыкновенной показал, что они незначительно возрастают в летне-осенний период. В ходе работы была получена динамика распределения тяжелых металлов в почве и коре сосны обыкновенной в зависимости от сезона года. Выяснено, что наибольшее содержание меди в почве и в коре сосны обыкновенной наблюдается на участке Батарейной сопки, превышая ПДК в 11 раз, далее ул. Гранитная, где ПДК превышен в 5 раз. Высокое содержание цинка в почве сосны обыкновенной наблюдается сразу в трех точках: Сосновый бор, Парк Памяти и Батарейная сопка, с превышением ПДК в 1,77; 1,74 и 1,5 раза соответственно. Содержание свинца в почве на всех семи точках находится в пределах ПДК. Сезонных изменений содержания тяжелых металлов в почве и коре не наблюдается. Таким образом, в ходе исследования была выявлена зависимость содержания тяжелых металлов в почве и коре сосны обыкновенной от степени антропогенной загруженности районов города Чита Забайкальского края.
Обсуждение. Результаты исследования показали зависимость содержания тяжелых металлов в исследованных образцах почвы и коры сосны обыкновенной от степени интенсивности антропогенной нагрузки. Таким образом, сосна обыкновенная представляет собой ценный объект для мониторинга загрязнения тяжелыми металлами, так как сочетает в себе высокую чувствительность к техногенному воздействию, устойчивость к неблагоприятным условиям и долговременную способность накапливать токсиканты. Полученные данные обосновывают целесообразность включения этого вида в системы экологического контроля, особенно в регионах с развитой промышленностью и транспортной инфраструктурой. Дальнейшие исследования могут быть направлены на разработку стандартизированных методик использования сосны в биоиндикации, а также на изучение её фиторемедиационного потенциала в условиях хронического загрязнения.
Заключение. Проведенное исследование расширяет понимание механизмов миграции и аккумуляции тяжелых металлов в урбанизированных экосистемах, особенно в условиях резко-континентального климата. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации городского планирования, минимизации негативного воздействия на здоровье населения и разработки стратегий устойчивого развития территорий с высокой антропогенной нагрузкой.
Introduction. Environmental pollution with heavy metals is one of the most pressing environmental problems, as these substances can have a negative impact on ecosystems and living organisms. In particular, the accumulation of heavy metals in plants in urban ecosystems is an issue that has been widely studied, but many aspects of the problem remain unintelligible. For example, existing research does not always consider the influence of different environmental factors on metal sorption processes. This creates gaps in understanding the mechanisms of interaction between plants and pollutants. The current study aims to investigate the dependence of heavy metal sorption by the Scots pine (Pinus sylvestris) on the level of environmental pollution. The goal is to determine how metal accumulation indicators change depending on the growing conditions, allowing for a more accurate assessment of this plant's role in urban ecology.
Materials and Methods. The research was conducted in the city of Chita in the Trans-Baikal Territory. Scots pine is a widespread species of pine in this region, therefore, the bark of the Scots pine, as well as soil samples from sites in Chita that were exposed to high levels of human activity served as the basis for the study. Selection of sites was based, among other factors, on complex air pollution index (API5) in Chita. After collecting samples, they were quartered, dried, and ground into a fine powder. Then, the bark and soil were heated in a muffle furnace at 600°C. The burnt soil and pine bark ash were analyzed using methods commonly used in wood chemistry, including a spectrometric analysis on a Shimadzu AA-6200 atomic absorption spectrometer. The acidity was determined by the potentiometric method in a chloride extract. For this purpose, a 1M KCl solution (pH = 6.0) was used, as well as standard buffer solutions (pH 4.01; 6.86; 9.18) for instrument calibration. Suspensions were prepared by adding 75 ml of extractant to 30 g of soil, stirring for one minute. The pH was then measured after the readings stabilized. In parallel, a control experiment was conducted without a soil sample.
Results. Analysis of the data on seasonal changes in the ash and moisture content of Scots pine bark showed that they slightly increased in the summer and autumn months. During the study, we also obtained data on the distribution of heavy metals in the soil and bark of Scots pine depending on the season of the year. It was found that the highest levels of copper in the soil and bark of Scots pine were observed in Batareinaya Sopka, exceeding the maximum permissible concentration by 11 times, followed by Granitnaya Street, where the maximum permissible concentration was exceeded by 5 times. Zinc levels in the soil were high at three locations: Sosnovy Bor, Memory Park, and Batareinaya Sopka, exceeding the maximum permissible concentration by 1.77, 1.74 and 1.5 times, respectively. Lead levels were within the MPC at all seven locations. There were no seasonal changes in the content of heavy metals in the soil and bark. Thus, the study revealed the dependence of the content of heavy metals in the soil and bark of the Scots pine on the degree of anthropogenic load in the districts of Chita in the Trans-Baikal Territory.
Discussion. The results of the study demonstrated the correlation between the concentration of heavy metals in soil and bark samples of Scots pine and the degree of anthropogenic load. Therefore, the Scots pine can be considered a valuable object for monitoring heavy metal pollution, as it combines high sensitivity to man-made effects, resistance to adverse conditions and long-term ability to accumulate toxic substances. The data obtained support the idea of including the Scots pine in environmental monitoring systems, particularly in areas with developed industrial and transportation infrastructure. Future research could focus on developing standardized methods for using pine in bioindication, as well as studying its phytoremediation potential in conditions of chronic pollution.
Conclusion. The study expands our understanding of the mechanisms behind the migration and accumulation of heavy metals in urban ecosystems, especially in areas with a harsh continental climate. The findings can be used to improve urban planning, reduce the negative impact on public health, and develop sustainable strategies for areas with high levels of anthropogenic load.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.