Накопление тяжелых металлов в древесных растениях скверов и парков правобережья Красноярска

Введение. Размещение в г. Красноярске крупных объектов энергетики, предприятий химической и металлургической промышленности, все возрастающие нагрузки автотранспорта обуславливают высокий уровень атмосферного загрязнения. В разных районах города уровень атмосферного загрязнения имеет дифференцированный характер, но наиболее высокие показатели отмечены на правобережье, что определяется геоморфологическими и метеорологическими условиями [1]. Содержание химических элементов в природных объектах, главным образом в почве и растениях урбанизированных территорий, напрямую зависит от атмосферных выбросов. Основная часть загрязнителей концентрируется в приземном слое атмосферы. Большую опасность для растений представляют тяжелые металлы (ТМ), которые попадают в атмосферу в результате добычи руд, работы металлургических предприятий, металлообрабатывающей промышленности, автотранспорта и др. Негативное влияние техногенных факторов на окружающую среду привело к тому, что многие растительные сообщества, популяции и отдельные растения постоянно или периодически испытывают различные неблагоприятные воздействия, среди которых одно из главных мест занимают тяжелые металлы. Проблемам накопления тяжелых металлов в древесных культурах городских территорий посвящены работы многих авторов, как в нашей стране, так и за рубежом [2–8].

Оптимизация экологической обстановки на урбанизированных территориях является важнейшей задачей современности. Одним из способов ее реализации является подбор древесных насаждений, выполняющих средообразующие функции.

Цель исследований. Определить содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур скверов и парков правобережья города Красноярска.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований послужили широко применяемые для озеленения парков и скверов городов древесные культуры: береза повислая (betula pendula), тополь бальзамический (populus balsamifera) и ель сибирская (рicea siberian). Определение валового содержания ряда тяжелых металлов (Fe, Со, Mn, Cd, Pb, Zn, Cr, Cu, Ni) в золе растений выполнено методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) на спектрометре S4 Pioneer (Bruker AXS, Germany) на базе лаборатории рентгеновских методов анализа Института общей и экспериментальной биологии СО РАН (г. Улан-Удэ). Повторность опыта трехкратная.

Результаты исследований. Исследования показали различную способность древесных видов растений, наиболее широко представленных в озеленении зон отдыха горожан, к накоплению тяжелых металлов. В зависимости от месторасположения, метеорологических и геоморфологических условий, от техногенных нагрузок накопление тяжелых металлов происходит по-разному.

Сквер Одесский расположен в Ленинском районе г. Красноярска, на улице Одесская. Сквер занимает площадь 1,46 га. Видовой состав древесной растительности разнообразен и представлен следующими породами: тополь (272 единицы), береза (22 единицы), ранет (12 единиц), ель (23 единицы), сосна (35 единиц), ива (7 единиц), рябина (9 единиц), клен (9 единиц), акация (18 единиц), кедр (7 единиц).

С одной стороны сквер Одесский окружает автомобильная дорога, которая ведет на выезд к Северному шоссе, с другой стороны – дорога по ул. Одесская. Вблизи находятся две автобусные остановки, на которых действует 3 автобусных маршрута. Количество автобусов составляет 50 единиц. Интенсивность движения автотранспорта на прилегающих улицах к скверу Одесский является низкой. Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур сквера Одесский представлено в таблице 1.

Таблица 1

Элемент	Береза повислая (betula pendula)	Тополь бальзамический (populus balsamifera)	Ель сибирская (рicea siberian)	ПДК (по Прохоровой)
Fe	762,18	547,97	453,22	300
Со	1,89	3,36	0,19	1,0
Mn	53,11	69,10	111,52	25
Cd	0,26	0,9	0,10	0,5
Pb	15,74	8,32	6,87	0,5
Zn	130,93	80,09	43,77	150
Cr	6,07	5,92	2,48	1,0
Cu	8,94	7,10	4,35	15
Ni	4,87	4,49	1,64	20

Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур сквера Одесский, мг/кг

По степени возрастания концентраций элементов в листьях березы повислой в расчете на сухую биомассу (мг/кг) их можно расположить в следующий геохимический ряд:

Fe > Zn > Mn > Pb > Cu > Cr > Ni > Со > Cd.

Накопление железа во всех изучаемых древесных культурах превышает предельно допустимые показатели в 2,5–1,5 раза. Особенно высокий уровень содержания свинца обнаружен во всех породах деревьев. Так, содержание этого элемента превышает допустимые показатели от 13,7 в хвое ели сибирской до 31,5 раза в листьях тополя бальзамического. Цинк, медь и никель находятся в пределах нормы.

Накопление тяжелых металлов в листьях тополя бальзамического по степени возрастания идентично накоплению этих элементов в листьях березы повислой.

В хвое ели сибирской содержание тяжелых металлов по степени возрастания можно распо- ложить в следующем порядке:

Fe > Mn > Zn > Pb > Cu > Cr > Ni > Со > Cd .

Сквер Энтузиастов находится в Кировском районе г. Красноярска. Площадь сквера 3,4 га. Располагается напротив крупного торгового центра «Красноярье», примерно в ста метрах от протоки Абаканской. Расстояние до проспекта «Красноярский рабочий» составляет около 350 метров, интенсивность движения очень высокая и составляет 1620 единиц автотранспорта. Видовой состав древесной растительности сквера разнообразен и представлен следующими породами: тополь (38 единиц), береза (28 единиц), клен (12 единиц), ранетка (21 единица), ель (9 единиц), черемуха (5 единиц), рябина (11 единиц), акация (6 единиц). В таблице 2 показано содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур, произрастающих в сквере Энтузиастов.

Таблица 2

Элемент	Береза повислая (betula pendula)	Тополь бальзамический (populus balsamifera)	Ель сибирская (рicea siberian)	ПДК (по Прохоровой)
Fe	174,52	369,63	322,92	300
Со	0,31	1,87	0,51	1,0
Mn	49,81	67,30	15,54	25
Cd	0,22	0,64	0,16	0,5
Pb	3,14	5,18	2,48	0,5
Zn	136,13	30,40	18,34	150
Cr	3,87	6,01	2,55	1,0
Cu	5,03	5,67	1,97	15
Ni	1,48	3,13	0,80	20

Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур сквера Энтузиастов, мг/кг

Содержание железа, кобальта, кадмия, меди и никеля в березе повислой находится в пределах допустимых показателей. Свинца – в 6,3 раза, хрома – 3,8 раза и марганца в два раза выше предельно допустимых показателей. В листьях тополя бальзамического выявлены повышенные накопления таких элементов, как: железо, кобальт, марганец, кадмий, хром. Содержание свинца показывают очень высокое – в 10 раз выше предельно допустимых концентраций. Остальные элементы находятся в предельно допустимых концентрациях. В хвое ели сибирской кобальт, марганец, цинк, медь и никель не превышают предельно допустимые по- казатели, тогда как содержание свинца превышает эти показатели почти в 5 раз.

Остров Татышев расположен в центральной части города Красноярска на реке Енисей и является одной из главных рекреационных зон Красноярска, популярным местом у любителей активного отдыха. В 2010-х гг. было принято решение о переименовании острова Татышев в Татышев-парк. Общая площадь парка составляет 150 га. Для изучения содержания тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур в Татышев-парке были отобраны образцы у доминирующих культур парка (табл. 3).

Таблица 3

Элемент	Береза повислая (betula pendula)	Тополь бальзамический (populus balsamifera)	Ель сибирская (рicea siberian)	ПДК (по Прохоровой)
Fe	289,59	226,66	441,85	300
Со	1,20	1,88	0,35	1,0
Mn	92,94	67,63	58,02	25
Cd	0,35	1,43	0,06	0,5
Pb	3,92	6,04	1,95	0,5
Zn	82,23	74,71	19,65	150
Cr	2,94	5,75	3,03	1,0
Cu	4,84	6,88	3,48	15
Ni	1,87	4,71	1,02	20

Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур Татышев-парка, мг/кг

Содержание железа, кадмия, цинка, меди и никеля в листьях березы находится в пределах допустимых концентраций, а содержание марганца, свинца и хрома превышает допустимые показатели. Самые высокие накопления кадмия и свинца обнаружены в листьях тополя – в 2,9– 12,1 раза соответственно. Превышение допустимых норм в хвое сибирской выявлено по элементам: железо, марганец и свинец.

Парк ДК им. 1 Мая расположен в Ленинском районе г. Красноярска, на улице Парковая, на расстоянии 100 метров от протоки Ладейская. Площадь парка составляет 6,1 га. Благоустройство и реконструкция парка были проведены в 2012 году. До этого парк находился в заброшенном состоянии. Видовой состав древесной растительности разнообразен и представлен сле- дующими породами: тополь (768 единиц), береза (30 единиц), ранетка (17 единиц), ель (50 единиц), голубая ель (8 единиц), пихта (4 единицы), черемуха (15 единиц), рябина (18 единиц), кедр (10 единиц), акация (33 единицы). По периметру парка располагаются вазоны и цветочные фигуры.

Расстояние до одной из главных автомобильных дорог правобережья г. Красноярска – проспекта им. газеты Красноярский рабочий – 437 метров, и менее чем в 10 м от парка простираются автомобильные дороги по ул. Центральный проезд, ул. Парковая. Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур представлено в таблице 4.

Таблица 4

Элемент	Береза повислая (betula pendula)	Тополь бальзамический (populus balsamifera)	Ель сибирская (рicea siberian)	ПДК (по Прохоровой)
Fe	147,42	293,83	525,47	300
Со	0,81	1,77	0,52	1,0
Mn	46,93	45,30	26,67	25
Cd	0,26	0,64	0,16	0,5
Pb	3,33	5,53	4,08	0,5
Zn	74,70	41,00	29,80	150
Cr	1,77	5,59	4,44	1,0
Cu	3,94	8,10	5,23	15
Ni	1,07	4,28	1,14	20

Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных культур парка ДК 1 Мая, мг/кг

В листьях березы, произрастающей в парке ДК 1 Мая, завышенные показатели тяжелых металлов представлены по следующим элементам: марганец, свинец и хром. Тополь аккумулирует, кроме вышеперечисленных элементов, еще и кобальт и кадмий. В хвое ели сибирской, произрастающей в парке ДК 1 Мая, выявлено завышенное накопление железа, марганца, свинца и хрома.

Выводы

• 1.    Среди представителей древесных растений (береза, тополь, ель), наиболее часто используемых для озеленения крупных мегаполисов, наиболее выраженной способностью к аккумуляции тяжелых металлов обладает тополь, для которого характерно накопление самых токсичных тяжелых металлов – кадмия, свинца, а также марганца.

• 2.    Для всех изученных видов деревьев характерна свинцово-хромово-марганцевая специализация.

• 3.    Степень накопления тяжелых металлов в листьях и хвое изучаемых культур зависит от месторасположения объектов.