1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Ботанический журнал
  4. T. 108, № 5, 2023

Ботанический журнал, 2023, T. 108, № 5, стр. 455-472

Особенности адсорбции взвешенных частиц хвоей и листьями деревьев городских лесов Иркутска

Т. А. Михайлова 1, О. В. Шергина 1, *, А. С. Миронова 1

1 Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН
664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 132, Россия

* E-mail: sherolga80@mail.ru

Поступила в редакцию 25.01.2023
После доработки 11.04.2023
Принята к публикации 18.04.2023

Аннотация

Исследовалось загрязнение естественных лесов, сохранившихся на территории Иркутска, по уровню адсорбции аэрозольных (взвешенных) частиц основными лесообразующими видами древесных растений. На созданных пробных площадях отбирали образцы хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.), листьев березы повислой (Betula pendula Roth) для исследования их сорбционной способности по отношению к взвешенным частицам. С использованием методов растровой сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа было показано большое разнообразие форм, размеров, химического состава взвешенных частиц на поверхности хвои и листьев. Обнаружено, что в наибольшем количестве адсорбированные частицы содержат углерод, кремний, серу, кальций, фосфор, хлор, магний, значительна доля тяжелых металлов, присутствующих в виде металлизированных скоплений частиц, в которых содержание металлов может достигать 80%. Показано, что аэрозольные частицы активно проникают в ткани хвои/листа через устьица и кутикулу, повреждая их. При сильном уровне загрязнения взвешенными частицами часто наблюдается полное закупоривание устьиц и разрушение покровных тканей. Высокий уровень адсорбции взвешенных частиц хвоей и листьями деревьев свидетельствует о высокой очищающей способности городских лесов. В то же время загрязнение взвешенными частицами оказывает мощное негативное воздействие на физиолого-биохимические процессы растительного организма, что проявляется в выраженном нарушении параметров фотосинтеза, транспирации, в угнетении ростовых процессов.

Ключевые слова: городские леса, адсорбция взвешенных частиц, сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ, химический состав частиц, физиолого-биохимические и морфоструктурные нарушения древесных растений

Список литературы

  1. Aquil S., Ahmad S.H., Reshi Z.A., Iqbal M. 2003. Physiological and biochemical response of Albizzia lebbeck Benth. to coal smoke pollution. – Poll. Res. 22 (4): 489–493.

  2. [Avdeyeva, Panov] Авдеева Е.В., Панов А.И. 2017. Биоиндикация урбоэкосистем по морфологическим признакам хвойных растений. – Хвойные бореальной зоны. 35 (1–2): 7–14.

  3. Baldacchini C., Sgrigna G., Clarke W., Tallis M., Calfapietra C. 2019. An ultra-spatially resolved method to quali-quantitative monitor particulate matter in urban environment. – Environ. Sci. Pollut. Res. 26: 18719–18729.

  4. [Bol’shakov] Большаков Н.М. 2006. Рекреационное лесопользование. Сыктывкар. 312 с.

  5. [Chupakhina et al.] Чупахина Г.Н., Масленников П.В., Скрыпник Л.Н., Бессережнова М.И. 2012. Реакция пигментной и антиоксидантной систем растений на загрязнение окружающей среды г. Калининграда выбросами автотранспорта. – Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2 (18): 171–185.

  6. [Fitotoksichnost’…] Фитотоксичность органических и неорганических загрязнителей. 1986. Киев. 216 с.

  7. [Giniyatullin, Ibragimova] Гиниятуллин Р.Х., Ибрагимова А.Х. 2016. Интенсивность биологического поглощения тяжелых металлов в органах березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях промышленного загрязнения. – Лесной вестник. 2: 74–80.

  8. [Guderian] Гудериан Р. 1979. Загрязнение воздушной среды. М. 200 с.

  9. Jin E.J., Yoon J.H., Bae E.J., Jeong B.R., Yong S.H., Choi M.S. 2021. Particulate Matter Removal Ability of Ten Evergreen Trees Planted in Korea Urban Greening. – Forests. 12 (4): 438.

  10. Kalugina O.V., Mikhailova T.A., Shergina O.V. 2018. Biochemical Adaptation of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) to Technogenic Pollution. – Contemp. Probl. Ecol. 11 (1): 79–88.

  11. Khanna-Chopra R. 2012. Leaf senescence and abiotic stresses share reactive oxygen species-mediated chloroplast degradation. – Protoplasma. 249 (3): 469–481.

  12. [Kulagin] Кулагин Ю.З. 1980. Лесообразующие виды, техногенез и прогнозирование. М. 116 с.

  13. [Lesokhozyaystvennyy…] Лесохозяйственный регламент лесных массивов, расположенных в границах муниципального образования “город Иркутск”. 2017. https://admirk.ru/authority/documents/element/114495/ (дата обращения: 13.07.2022).

  14. Letter C., Jäger G. 2020. Simulating the potential of trees to reduce particulate matter pollution in urban areas throughout the year. – Environ. Dev. Sustain. 22: 4311–4321.

  15. Lichtenthaler H.K. 1987. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. – Meth. Enzymol. 148: 350–382.

  16. Live Animated Air Quality Map. 2022. https://www.iqair.com/ru/air-quality-map (accessed: 12.12.2022).

  17. Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. 2010. Hamburg. 477 p.

  18. [Maslennikov et al.] Масленников П.В., Чупахина Г.Н., Скрыпник Л.Н., Федураев П.В., Мельник А.С. 2018. Оценка антиоксидантного потенциала растений урбоэкосистем в условиях антропогенного загрязнения почв. – Экология. 5: 342–354.

  19. [Nikolayevskiy] Николаевский В.С. 1979. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск. 280 с.

  20. [Orekhov et al.] Орехов Д.И., Яковлева О.В., Горячев С.Н., Протопопов Ф.Ф., Алексеев А.А. 2015. Использование параметров индукции флуоресценции хлорофилла а для оценки состояния растений в условиях антропогенной нагрузки. – Биофизика. 60: 263–268.

  21. [Praktikum…] Практикум по физиологии растений. 1990. М. 271 с.

  22. Rozhkov A.S., Mikhailova T.A. 1993. The Effect of Fluorine-Containing Emissions on Conifers. Berlin. 143 p.

  23. [Rukovodstvo…] Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.667-2005. 2006. М. 50 с.

  24. [Shergina, Mikhaylova] Шергина О.В., Михайлова Т.А. 2007. Состояние древесных растений и почвенного покрова парковых и лесопарковых зон г. Иркутска. Иркутск. 200 с.

  25. [Smit] Смит У.Х. 1985. Лес и атмосфера. М. 429 с.

  26. [Taksatsiya…] Таксация отдельного дерева. 2020. Екатеринбург. 160 с.

  27. Tang J., Yang Z., Tui Y., Wang ·J. 2022. Fine particulate matter pollution characteristics and source apportionment of Changchun atmosphere. – Environ. Sci. Pollut. Res. 29: 12694–12705.

  28. [Tarkhanov, Biryukov] Тарханов С.Н., Бирюков С.Ю. 2014. Влияние атмосферного загрязнения на фотосинтезирующий аппарат Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb × P. abies (L.) Karst. в северной тайге бассейна Северной Двины. – Известия высших учебных заведений “Лесной журнал”. 1: 20–26.

  29. [Tuzhilkina] Тужилкина В.В. 2009. Реакция пигментной системы хвойных на длительное аэротехногенное загрязнение. – Экология. 4: 243–248.

  30. Usman F., Zeb B., Alam K., Huang Z., Shah A., Ahmad I., Ullah S. 2022. In-Depth Analysis of Physicochemical Properties of Particulate Matter (PM10, PM2.5 and PM1) and Its Characterization through FTIR, XRD and SEM–EDX Techniques in the Foothills of the Hindu Kush Region of Northern Pakistan. – Atmosphere. 13: 124.

  31. Vigevani I., Corsini D., Mori J., Pasquinelli A., Gibin M., Comin S., Szwałko P., Cagnolati E., Ferrini F., Fini A. 2022. Particulate Pollution Capture by Seventeen Woody Species Growing in Parks or along Roads in Two European Cities. – Sustainability. 14: 1113.

  32. [Vliyaniye…] Влияние загрязнений воздуха на растительность. 1981. М. 184 с.

  33. [Voronin] Воронин А.А. 2018. Экосистемные услуги лесостепных дендрологических парков и ботанических садов для устойчивого развития. – Экология урбанизированных территорий. 1: 41–44.

  34. Wu W., Liu Y., Gou Z. 2022. Green infrastructure and urban wellbeing. – Urban. For. Urban. Green. 68: 127485.

  35. Xin L., Wang J., Sun J., Zhang C., Tong X., Wan J., Feng J., Tian H., Zhang Z. 2021. Cellular effects of PM2.5 from Suzhou, China: relationship to chemical composition and endotoxin content. – Environ. Sci. Pollut. Res. 28: 287–299.

  36. Yang J., Chang Y., Yan P. 2015. Ranking the suitability of common urban tree species for controlling PM2.5 pollution. – Atmospheric Pollut. Res. 6: 267–277.

  37. [Zagryazneniye…] Загрязнение воздуха и здоровье. 2021. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health (дата обращения: 10.12.2022).

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Ботанический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал