ТОКСИКОЛОГІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МОХОВОГО ПОКРИВУ СОСНОВИХ ЛІСІВ У БІОГЕОХІМІЧНОМУ ЛАНДШАФТІ ФОНОВОГО РАЙОНУ УКРАЇНСЬКОГО ПОЛІССЯ. ЧАСТИНА 1. ВАЖКІ МЕТАЛИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/geotech2023.37.01Ключові слова:
Українське Полісся, лісові біогеоценози, ґрунти, моховий покрив, фракції мохів, важкі метали, концентрація, надходження, коефіцієнт біологічного поглинання.Анотація
Завданнями цього дослідження було вивчення рівнів забруднення важкими металами (Cu, Cd, Pb, Zn) ґрунтів фонового лісового району Українського Полісся; оцінка концентрацій цих важких металів у фракціях мохів; розрахунок величин коефіцієнта біологічного поглинання важких металів фракціями різних видів мохів. Дослідження проведене в липні 2021 р. на трьох пробних площах у Житомирській області, Повчанському лісництві ДП «Лугинське лісове господарство». Рослинність була представлена асоціацією Molinio-Pinetum Matuszkiewicz (1973) 1981 і типом лісорослинних умов вологий субір (В3). Зразки мохів відбирали за фракціями: Pleurozium schreberi та Dicranum polysetum – приріст 1–2-го років, приріст більш раннього періоду; Polytrichum commune – приріст 1-го року, приріст 2-го року, приріст більш раннього періоду; Leucobryum glaucum, Sphagnum capillifolium та S. Palustre – приріст 1-го року, приріст 2-го року, очіс (напіврозкладений). Вимірювання вмісту важких металів проводилося на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115-М1. Як показник інтенсивності акумуляції важких металів мохами в ланці «ґрунт – мох» використано коефіцієнт біологічного поглинання. Виявлено, що концентрації важких металів у 10-см шарі ґрунту змінювалися в такому порядку: Pb > Zn > Cu > Cd; в абсолютних величинах (мг·кг-1) – 3,75±0,06; 3,56±0,10; 1,10±0,05; 0,002±0,00. Особливий розподіл у фракціях всіх досліджених видів мохів – суходільних і болотних – виявлено для концентрацій Cu – максимальна концентрація зафіксована у прирості 1-го року, зі зменшенням у прирості 2-го року та далі – у нижній, старій фракції мохів. Протилежний розподіл у фракціях мохів спостерігався у Zn та Pb у всіх досліджених видах мохів. Більш складний розподіл у фракціях мохів спостерігався у Cd. Для суходільних мохів, таких як Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum і Polytrichum commune згаданий розподіл був подібним – зменшення концентрацій Cd у прирості 1-го року, зі зменшенням у прирості 2-го року та далі – у нижній фракції мохів, однак у сфагнів він відрізнявся від цього. Зроблено важливий висновок, що рангований ряд важких металів, акумульованих у прирості 1-го року, є таким: Cd > Cu > Zn > Pb; у прирості 2-го року – Cd > Zn > Cu > Pb; у нижній фракції мохового покриву – Cd > Zn > Pb > Cu. Також може бути зроблено узагальнений висновок, що поглинання кожного важкого металу мохами є видоспецифічним, як і розподіл їх концентрацій між фракціями мохів.
Посилання
Вірченко, В. M., Нипорко, С. O. (2022) Продромус спорових рослин України: Бріофіти. Під ред. П. M. Царенка. Київ : Наукова думка. 176 с.
Горошко, М. П., Миклуш, С. І., Хомюк, П. Г. (2004) Біометрія. Львів : Камула. 285 с.
Дубина, Д. В., Дзюба, Т. П., Емельянова, С. М., Багрикова, Н. О., Борисова, О. В., Борсукевич, Л. М., Винокуров, Д. С., Гапон, С. В., Гапон, Ю. В., Давидов, Д. А., Дворецький, Т. В., Дідух, Я. П., Жмуд, О. І., Козир, М. С., Коніщук, В. В., Куземко, Г. А., Пашкевич, Н. А., Рифф, Л. Е., Соломаха, В. А., Фельбаба-Клушина, Л. М., Фіцайло, Т. В., Чорна, Г. А., Чорней, І. І., Шеляг-Сосонко, Ю. Р., Якушенко, Д. М. (2019)
Продромус рослинності України. Київ : Наукова думка. 783 с.
Орлов, О. О. (2021) Мохоподібні (Bryobionta) як тест-об’єкти біогеохімічної індикації атмосферних випадань важких металів та радіонуклідів у навколишньому середовищі Європи. Аналітичний огляд. Геохімія техногенезу. 5(33): 54–69. DOI: 10.15407/10.15407/geotech2021.33.055.
Погребняк, П. С. (1931) Основи типологічної класифікації та методика складати її. Сер. наук. вид. ВНДІЛГА. Харків. Вип. 10. С. 28–35.
Bates, J.W., Bakken, S. (1998), Nutrient retention, desiccation and redistribution in mosses. Bryology in the Twenty-first Century. Eds. J.W. Bates, N.W. Ashton, J.G. Duckett. Leeds: Maney Publishers and BBS: 293–304.
Braun-Blanquet, J. (1964), Pflanzensoziologie – Grundzüge der Vegetationskunde. 3rd edition. Wien: Springer, XIV + 865 p.
Classification of plant communities (Handbook of Vegetation Science) (1978), 2nd edition. Ed. R.H. Whittaker. The Hague:
Dr. W. Junk Publishers, 416 p.
Florek, M., Mankovska, B., Oszlanyi, Y., Frontasyeva, M.V., Ermakova, E., Pavlov, S. S. (2007), The Slovak heavy metals survey by means the Bryophyte technique. Ekológia (Bratislava), 26(1): 99–114.
Garger, Е.К. (1994), Air concentrations of radionuclides in the vicinity of Chernobyl and the effects of resuspension.
Journal of Aerosol Science, 25: 745–753.
Garland, J.A., Pomeroy, I.R. (1994), Resuspension of fall-out material following the Chernobyl accident. Journal of Aerosol Science, 25(5): 793–806. https://doi.org/10.1016/0021-8502(94)90047-7.
Gjengedal, E., Steinnes, E. (1990), Uptake of metal ions in moss from artificial precipitation. Environmental Monitoring and Assessment, 14: 77–87. DOI: 10.1007/BF00394359.
Halleraker, J.H., Reimann, C., De Caritat, P., Finne, T.E., Kashulina, G., Niskavaara, H., Bogatyrev, I. (1998), Reliability of moss (Hylocomium splendens and Pleurozium schreberi) as a bioindicator of atmospheric chemistry in the Barents region: interspecies and field duplicate variability. Science of the Total Environment. 218: 123–139. PII S0048-9697 98 00205 – 8.
Harmens, H., Buse, A., Buker, P., Norris, D., Mills, C., Wiliams, B., Reynoids, B., Ashenden, T.W., Rühling, A., Steinnes, E.
(2004), Heavy metal concentrations in European mosses: 2000/2001 survey. Journal of Atmospheric Chemistry, 30: 425436. DOI: 10.1007/s10874-004-1257-0.
Harmens, H., Norris, D.A., Steinnes, E., Kubin, E., Piispanen, J., Alber, R., Aleksiayenak, Y., Blum, O., Coşkun, M., Dam, M., De Temmerman, L., Fernández, J.A., Frolova, M., Frontasyeva, M., González-Miqueo, L., Grodzinska, K., Jeran, Z., Korzekwa, S., Krmar, M., Kvietkus, K., Leblond, S., Liiv, S., Magnússon, S.H., Mankovská, B., Pesch, R., Rühling, Å., Santamaria, J.M., Schröder, W., Spiric, Z., Suchara, I., Thöni, L., Urumov, V., Yurukova, L., Zechmeister, H.G. (2010), Mosses as biomonitors of atmospheric heavy metal deposition: Spatial patterns and temporal trends in Europe. Environmental Pollution, 158: 3144–3156. DOI: 10.1016/j.envpol.2010.06.039.
Markert, B., Weckert, V. (1989), Fluctuations of element concentrations during the growing season of Polytrichum formosum. Water, Air & Soil Pollution, 43: 177–189.
Motyka, O., Macečkova, B., Seidlerová, J., Krejči, B. (2011), Novel technique of active biomonitoring introduced in the Czech Republic: bioaccumulation of atmospheric trace metals in two moss species. GeoScience Engineering. LVII(3): 30–36.
Økland, R.H., Steinnes, E. and Økland, T. (1997), Element concentrations in the boreal forest moss, Hylocomium splendens: variation due to segment size, branching patterns and pigmentation. Journal of Bryology, 19(4): 673–686. DOI: 10.1179/jbr.1997.19.4.671.
Økland, T., Økland, R., Steinnes, E. (1999), Element concentrations in the boreal forest moss Hylocomium splendens: variation related to gradients in vegetation and local environmental factors. Plant and Soil, 209: 71–83. DOI: 10.1023/A:1004524017264.
Orlov, O. (2022), Evaluation of mosses and lichens as test-objects of monitoring of 137Cs contamination of pine forest biogeocenoses in Ukrainian Polissia. Geochemistry of Technogenesis, 7(35): 33–37. DOI: 10.32782/geotech2022.35.05.
Poikolainen, J., Kubin, E., Piispanen, J., Karhu, J. (2004), Atmospheric heavy metal deposition in Finland during 1985–2000 using mosses as bioindicators. Science of the Total Environment, 318: 171–185.
POWO. Plants of the World Online. https://powo.science.kew.org.
Reimann, C., Niskavaara, H., Kashulina, G., Filzmoser, P., Boyd, R., Volden, T., Tomilina, O., Bogatyrev, I. (2001), Critical remarks on the use of terrestrial moss (Hylocomium splendens and Pleurozium schreberi) for monitoring of airborne pollution. Environmental Pollution, 113: 41–57.
Rosman, K.J., Ly. Ch., Steinnes. E. (1998), Spatial and temporal variation in isotopic composition of atmospheric lead in Norvegian moss. Environmental Science and Technology, 32: 2542–2546.
Rühling, A. and Tyler, C. (1968), An ecological approach to the lead problem. Botaniska notiser, 122: 321–342.
Shaw, A.J., Goffinet, B. (2000), Bryophyte biology. Cambridge: Cambridge University Press, 348 p.
State of the terrestrial environment in the joint Finnish, Norwegian and Russian border area on the basis of bioindicators (2014), Final technical report of the Pasvik Environment Monitoring Programme. Eds. Rautio P., Poikolainen J. Kopijyvä Oy, Kuopio, 17 p.
Steinnes, E. (2008), Use of mosses to study atmospheric deposition of trace elements: contributions from investigations in Norway. International Journal of Environment and Pollution, 32(4): 499–508. DOI: 10.1504/IJEP.2008.018413.
Szarek-Łukaszewska, G., Grodzinska, K., Braniewski, S. (2002), Heavy metal concentration in the moss Pleurozium schreberi in the Niepolomice forest, Poland: changes during 20 years. Environmental Monitoring and Assessment, 79: 231–237.
Task Force on Health, Health Risks of heavy metals from long-range transboundary air pollution (2007). Bonn: World Health Organization, http://www.euro.who.int.
Tyutyunnik, Yu., Daunis-i-Estadella, J., Shabatura, O., Blum, O., Onyschenko, A., Bunina, A. (2019), Regional geostatistical analysis of the atmogeochemical field of the central part of Northern Ukraine with the briochemical indication. 18th Intern. Conf. on Geoinformatics – Theoretical and Applied Aspects. European Association of Geoscientists & Engineers. Vol. 2019: 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201902097.
Tukey, Jr.H.B. (2003), The leaching of substances from slants. Annual Review of Plant Physiology, 21(1): 305–324. DOI: 10.1146/annurev.pp.21.060170.001513.
Waldman, J.M., Hoffmann, M.R. (1988), Nutrient leaching from pine needles impacted by acidic cloudwater. Water, Air & Soil Pollution, 37: 193–201. https://doi.org/10.1007/BF00226491.
