Влияние автотранспорта на фитотоксичность снежного покрова окрестностей г. Красноярска

Введение. Многие исследователи к одному из наиболее масштабных источников антропогенного загрязнения окружающей среды относят автотранспорт. В составе отработанных газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания содержится около 280 компонентов, большинство из которых по характеру воздействия являются высокотоксичными и канцерогенными [4, 6]. В результате работы автомобильных средств и истирания автопокрышек в придорожную территорию поступают соединения свинца, алюминия, кобальта, кадмия, меди, железа, никеля и др., а также различные соли, используемые для борьбы с гололедом в зимний период. Распространяясь от дороги на значительные расстояния, выбросы и стоки формируют устойчивые аномальные придорожные территории с повышенным содержанием опасных веществ.

В наших исследованиях при изучении воздействия автотранспорта на агроландшафты пригородной зоны Красноярска определялась фитотоксичность снежного покрова. Поскольку снежный покров является идеальной депонирующей средой для поллютантов, распространяющихся воздушным путем, их аккумуляция в снеге тесно связана с уровнем загрязнения приземного слоя атмосферы и является достаточно надежным индикатором последнего [1–3, 5, 7]. В качестве одного из методов фитотестирования использовалась оценка жизнеспособности семян растений, так как семена наиболее чутко реагируют на специфические стрессовые факторы, к которым не успело адаптироваться растение во время экогенеза. К тому же фитотестирование является одним из наиболее информативных и доступных экспресс-методов для определения токсичности талой воды.

Цель исследований. Определить воздействие автотранспортных выбросов на фитотоксичность снежного покрова.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: определить интенсивность движения по трассе М-53 в окрестностях г. Красноярска (п. Логовой, Емельяновский район) в течение года; оценить токсичность об- разцов снега, взятых на разном расстоянии от дорожного полотна методом фитотестирования. Исследования проводились в 2014– 2015 гг.

Объекты и методы исследований. Интенсивность движения в районе исследований изучалась в течение года. Подсчёт количества автотранспорта проводился в утреннее, обеденное и вечернее время. Затем эти данные использовали для расчета средних показателей движущегося автотранспорта за 1 час. Выбросы автотранспортом окиси углерода, диоксида азота и соединений углеводорода определялись расчетным путем согласно типовой методике [6]. Отбор проб снега производился в период максимального накопления влагозапаса в снеге до периода интенсивного снеготаяния – 10–12 марта. Пробы отбирались с помощью весового снегомера на разных расстояниях от дорожного полотна (в 10, 20, 30, 40, 50 и 100 м).

В качестве тест-объектов были выбраны кресс-салат Lepidium sativum L . (сорт Весенний) и яровой ячмень Hordeum vulgare L. (сорт Красноярский-80). В лабораторно-вегетационном эксперименте были изучены энергия прорастания семян (на 3-е сутки) и всхожесть

(на 5-е сутки у кресс-салат и на 7-е сутки у ячменя). Рост и развитие проростков оценивали одновременно с определением всхожести по следующим параметрам: длина побега, длина корней. Для определения токсичности (выражена в процентах к контролю) талой снеговой воды использовали метод учета энергии прорастания, всхожести семян, длины стебля и корня растений в опытных вариантах. Принимали следующую градацию: 100 % – нет токсичности, 80–90 % – очень слабая токсичность, 60–80 % – слабая, 40–60 % – средняя, 20–40 % – высокая токсичность, 0–20 % – очень высокая токсичность [6].

Результаты исследований . Мониторинг интенсивности движения автотранспорта по трассе М-53 показал высокую ее загруженность в течение года (в среднем 1597 единиц за час, или более 37 тыс. автомобилей в сутки) (табл.1). При этом была определена сезонная интенсивность движения по автотрассе, которая составила осенью 44,8 тыс., зимой – 26 и весной 34,6 тыс. автомобилей в сутки. В соответствии с ГОСТ 17.22.03-77, трасса М-53 отнесена к дорогам с высокой интенсивностью движения.

Таблица 1

Сезон	Интенсивность движения, авт/час	Выбросы, г
		Угарный газ	Углеводороды	Диоксид азота
Зима	1081	92,1	16,0	12,7
Весна	1441	122,7	21,2	16,5
Лето	1999	170	29,4	22,9
Осень	1867	160,1	27,6	21,4

Количество выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта

Количество выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта в атмосферу находится также на высоком уровне. Так, в час от проезжающих по автотрассе автомобилей в атмосферу поступает 92,1–170 г угарного газа, 16– 29,4 г углеводородов, 12,7–22,9 г диоксида азота.

Фитотоксичность снежного покрова – свойство талой воды подавлять рост и развитие высших растений, обусловленное наличием загрязняющих веществ и токсинов. Достоинствами указанного способа являются его простота и оперативность.

В наших исследованиях установлено достоверное влияние на энергию прорастания и всхожесть семян морфометрических показателей тест-растений, места отбора проб снега (табл. 2–4). По мере приближения к дорожному полотну (от 100 до 10 м) данные показатели ухудшались. Наибольшее угнетение жизнедеятельности растений наблюдается при использовании для проращивания семян образцов снега, взятых в 10 м от кромки дороги. Так, энергия прорастания и всхожесть семян ячменя уменьшилась на 37,5 и 38,2 абс.% по сравнению с контролем – семенами, проращиваемыми в дистиллированной воде. Еще более значимое ингибирование жизненных процессов наблюдалось у семян кресс-салата (энергия прораста- ния снизилась на 40,5 %, а всхожесть – на 42,8 %, p<0,01). В целом следует отметить, что достоверный фитотоксичный эффект снежного покрова распространяется на 40 м (по энергии прорастания) – 50 м (по всхожести семян) от дорожного полотна трассы М-53.

Достоверная разница с контролем по морфометрическим показателям (длине проростков и длине корней) наблюдалась в снеговой воде до 40 м от дороги (табл. 4). Угнетение роста проростков у ячменя составляло 5,5–22,7 %, у кресс-салата – 22,4–52,0 % , корней соответственно 10,8–27,3 и 26,1–54,3 %, при р<0,05–0,01.

Таблица 2

Расстояние от дорожного полотна, м	Энергия прорастания, %	Разница с контролем, абс.%	Всхожесть, %	Разница с контролем, абс.%
Контроль	98,9±1,51	-	97,7±1,86	-
10	61,4±2,12	37,5**	59,5±2,32	38,2**
20	76,1±1,77	22,8**	73,2±2,09	24,5**
30	82±2,01	16,9**	77,7±1,67	20,0**
40	86,8±1,11	12,1*	83±1,55	14,7**
50	95,4±1,25	4,5	88,3±1,72	9,4*
100	97,8±2,41	1,1	93,8±2,34	3,9

Здесь и далее. *p<0,05; **р<0,01.

Таблица 3

Расстояние от дорожного полотна, м	Энергия прорастания, %	Разница с контролем, абс.%	Всхожесть, %	Разница с контролем, абс.%
Контроль	92,3±1,58	-	89,6±2,05	-
10	51,8±2,04	40,5**	46,8±2,24	42,8**
20	65±2,3	27,3**	63,5±1,67	26,1**
30	78,9±1,65	13,4**	76,7±1,98	12,9**
40	84,4±1,4	7,9*	79,5±1,75	10,1*
50	86±2,15	6,3	81,7±1,54	7,9*
100	88,9±1,77	1,4	87,3±2,31	2,3

Таблица 4

Морфометрические параметры проростков тест-растений в различных вариантах опыта

Расстояние от дорожного полотна, м	Ячмень		Кресс-салат
	Длина проростков, мм	Длина корней, мм	Длина проростков, мм	Длина корней, мм
1	2	3	4	5
Контроль	156,8±3,36	105,5±3,67	39,8±3,25	40,3±2,04
10	121,3±3,87	76,7±3,35	19,1±1,84	18,4±2,93

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5
20	139,2±2,53	83,7±3,58	22,6±2,35	21,3±2,54
30	141,7±3,85	89,2±2,96	26,0±2,31	25,5±3,48
40	145,5±3,86	94,2±2,48	30,9±2,01	29,8±3,3
50	148,1±3,34	100,1±3,74	33,3±2,02	33,0±2,55
100	156,7±4,31	105,6±3,57	37,9±2,26	39,0±1,89

Влияние расстояния от дорожного полотна на энергию прорастания и лабораторную всхожесть ярового ячменя

Влияние расстояния от дорожного полотна на энергию прорастания и лабораторную всхожесть кресс-салата

Индекс фитотоксичности снежного покрова рассчитывался по всем учитываемым параметрам: энергии прорастания (ИФэ); всхожести (ИФв) семян; длине проростков (ИФдп) и длине корней (ИФдк) тест-растений. Следует отметить неоднозначность полученных результатов (рис. 1, 2). Так, уровень токсичности проб снега, взятых в 10 м от дорожного полотна, определенный с помощью ярового ячменя, изменялся от 61 до 77 % и характеризовался как слабый, согласно градации [6]. Значения индекса ток- сичности по кресс-салату были значительно ниже 46–56 %, и талая снеговая вода уже была отнесена к среде, обладающей средней токсичностью. А среди изучаемых параметров наиболее чутко реагировали на загрязненность среды корни кресс-салата. Индекс фитотоксичности, рассчитанный по длине корней кресс-салата, был ниже других ИФ от 2 до 10 абс.% по кресс-салату и от 15 до 31 абс.% по яровому ячменю.

ИФэ ИФв ИФдп ИФдк

Рис. 1. Токсичность снежного покрова по индексам фитотоксичности ярового ячменя сорта Красноярский-80

Расстояние от дорожного полотна, м

ИФэ ИФв ИФдп ИФдк

Рис. 2. Токсичность снежного покрова по индексам фитотоксичности кресс-салата сорта Весенний

Заключение. Исследование токсичности снежного покрова методом биотестирования показало: достоверное фитотоксичное действие снежного покрова на расстоянии 40 м от дорожного полотна распространяется на такие параметры тест-растений, как энергия прорастания, длина проростков, длина корней тест-растений; на расстоянии 50 м – всхожесть семян. Следует отметить большую чувствительность к загрязнению депонирующей среды семян кресс-салата, по сравнению с семенами ячменя, а среди учитываемых параметров – длины корней.