Глава 21. ГОРОДА И ГОРОДСКИЕ ЛАНДШАФТЫ

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Биогеохимия городской среды

Растительный покров городов находится под мощным техногенным прессом поллютантов, поступающих из воздуха и загрязненных почв. Растения — один из наиболее чутких индикаторов техногенного изменения городской среды.

Поэтому биологические методы, основанные на ответных реакциях организмов на техногенез, широко используют при оценке загрязнения окружающей среды. Существует две основные модификации биологического метода.

Биоиндикация анализирует морфологические, физиологические, продукционные и популяционно-динамические изменения растений.

Биогеохимический анализ также основан на ответной реакции организмов на техногенез, но эта реакция фиксируется на молекулярном и атомарном уровнях и заключается в выявлении биогеохимических аномалий.

При этом применяются два подхода. Активный биомониторинг использует так называемые планшетные методы индикации загрязнения, основанные на свойствах низших, особенно эпифитных мхов, лишайников и некоторых видов высших растений (отдельные сорта табака, клевер и др.) активно поглощать поллютанты из атмосферного воздуха (Ф. Jle Бланк, М. Трэшоу, П. Литтл, У. Мэннинг и У. Федер, Ю.Л. Мартин и др.). Планшеты и капсулы с индикаторными растениями размещают на территории города и после экспонирования их химический состав сравнивается с пробами из эталонных незагрязненных районов. Это позволяет оценить характер и интенсивность загрязнения. Пассивный мониторинг состоит в анализе свободно живущих организмов. Используются главным образом органы древесных растений, выступающие в качестве депонирующей поверхности (листья деревьев) или способные аккумулировать загрязняющие вещества в течение длительного времени (кора деревьев).

На городские растения негативно влияют многие поллютанты: оксиды серы, азота и углерода, тяжелые металлы, соединения фтора, фотохимическое загрязнение, углеводороды и др. Наиболее опасны выбросы в атмосферу диоксида серы, содержащегося в продуктах сгорания угля, нефти и мазута, а также фтористого водорода, образующегося при производстве алюминия и фосфатов. Высокие концентрации SO2 и HF в атмосферном воздухе ведут к некрозу и хлорозу листьев и хвои, преждевременному их сбрасыванию, замедлению роста и снижению продуктивности флоры. Негативны последствия и от высоких доз микроэлементов.

В атмотехногенных потоках основная доля микроэлементов содержится в аэрозолях, которые выводятся из атмосферы вместе с осадками. Растительный покров является первым экраном на пути осаждения атмосферных выпадений. Свинец аэрозолей абсорбируется поверхностью листьев, цинк и кадмий механическим путем или в растворенном виде проникают в устьицы.

Часть металлов поступает в растения из загрязненных почв. Таким образом, аккумуляция металлов зависит от особенностей поверхности растения (опушенность листьев, наличие воскового слоя, характера шероховатости, смачиваемости и клейкости), от количества атмосферных осадков, их рН, скорости ветра, влажности воздуха, определяющих вынос элементов из растений, от свойств загрязняющих частиц и соединений металлов (размеры частиц, их форма, растворимость и др.). Считается, что мхами металлы поглощаются в процессе ионного обмена с образованием хелатов, а лишайниками в результате пассивной диффузии аэрозольных частиц в клеточные структуры.

Кислые осадки, образующиеся при выпадении оксидов серы из атмосферы, способствуют подкислению коры деревьев (до 2,5—3,0), растворению аэрозолей, содержащихся на поверхности органов и более активному поглощению катионов металлов — Pb, Zn, Cd. Подщелачивание осадков в зонах ТЭЦ, цементных заводов приводит к повышению рН коры и листьев. При значениях рН больше 8 оно токсично (Ю.Л. Мартин) и может вести к растворению содержащихся в аэрозолях анионогенных элементов — Мо, Cr, V.

Биогеохимическая индикация и оценка состояния городской среды основаны на способности растений аккумулировать загрязняющие вещества вблизи техногенных источников.

 Они включают определение содержания тяжелых металлов и других поллютантов в растениях, выбор индикаторных видов и органов для опробования, выявление биогеохимических ореолов.

В отличие от анализа снега биогеохимическая индикация дает информацию о загрязнении преимущественно в период вегетации и достаточно активной водной миграции поллютантов, поступающих в растения из загрязненных почв. Зимой растения выступают только как депонирующие поверхности.

На региональном фоне растительный покров города в целом обычно выглядит как средне- и слабоконтрастная аномалия. Промышленные города имеют различную биогеохимическую специализацию, зависящую от состава приоритетных загрязнителей.

На фоне этой относительно низкой биогеохимической аномальности на территории города, особенно вокруг промышленных зон, развеваемых золо- и шлакоотвалов, свалок и других мест открытого складирования отходов, практически не фиксируемых по снежному покрову и почвам, образуются контрастные аномальные зоны, прилегающие к техногенным источникам (). Контрастность этих сравнительно локальных аномалий составляет десятки и даже сотни единиц фонов ().

Атмотехногенная поставка пыли на поверхность растений подавляет, но не полностью нивелирует видовую биогеохимическую специализацию растений. Среди определяющих ее ведущих факторов в этих условиях на первый план выходят не особенности поглощения элементов из питающей среды (почв), а величина и свойства депонирующей поверхности. В связи с этим индикационное значение лиственных деревьев выше, чем трав. На 21.11 показаны средние коэффициенты концентрации (Кс) элементов в полыни горькой и клене американском в г. Тольятти. Состав техногенной ассоциации элементов в этих видах типичен для растительности города в целом, но контрастность аномалий основных загрязнителей — хрома и никеля у клена американского выше, чем у полыни горькой примерно в 50 раз, в то время как в фоновых ландшафтах содержания хрома и никеля в древесных и травянистых растениях различаются всего лишь в 1,5 — 2 раза.

В Тольятти, Таллинне, Братске, Улан-Баторе (Н.С. Касимов, О.В. Моисеенков, М. Цирд, М.Ю. Лычагин) одним из эффективных индикаторов загрязнения воздуха является кора деревьев, особенно сосны, не имеющая физиологических пределов поглощения загрязнителей и способная к аккумуляции поллютантов. Биогеохимические ореолы в коре сосны гораздо протяженнее и на порядок контрастнее, чем в снеге и почвах (21.12). Кора деревьев — универсальный биоиндикатор загрязнения городов.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов