Содержание работы

1 Обзор литературы

Проанализированы литературные данные об источниках антропогенного влияния на береговые и прибрежно-водные фитоценозы водных объектов в г. Тюмени. Приведена информация о типах загрязнений окружающей среды городских водоёмов, распространении и влиянии тяжелых металлов на жизнедеятельность, реакции растений в условиях стресса. Описано образование и физиологические реакции активных форм кислорода в клетках растений. Рассмотрены процессы биохимического повреждения растений под влиянием антропогенной нагрузки. Проанализирована литература по антиоксидантной системе защиты растений. Приведены классификации антиоксидантов, описание ферментативных и низкомолекулярных антиоксидантов.

2 Материалы и методы исследования

Диссертационные исследования проводились с 2010 по 2012 гг. Результаты по годам имеют одинаковые тенденции. Приведено краткое описание исследуемых водоёмов г. Тюмени и потенциальных источников их загрязнения. Рассматриваются методы учёта выбросов автотранспорта (НИИ Атмосфера, 1999), отбора проб воды для гидрохимического анализа (Алекин, 1970; Коваленко, 2009), фитоценотического описания районов обследования (Ярошенко, 1969; Суворов,1996). Приведена краткая характеристика 5 видов растений, распространенных в береговой и прибрежно-водной зонах исследуемых водоёмов. Описана методика анализа тяжелых металлов в растениях (Высшая школа, 1990). Приводятся методики биохимического анализа отобранного растительного материала: определение концентрации пигментов фотосинтеза (Шульгин, 1974), флавоноидов (Третьяков, 2000), шиффовых оснований и диеновых конъюгатов (Шведова, 1992), свободного пролина (Bates, 1973), восстановленной аскорбиновой кислоты (Hewitt, 1961), активности каталазы (Королюк, 1988). Приведены методы математической обработки результатов.

3 Результаты исследований и обсуждение

3.1 Антропогенные источники загрязнения водных объектов г. Тюмени

Источниками загрязнения исследуемых водоёмов является автотранспорт, железнодорожный транспорт (пруды Утиный и Кристальные родники), речной транспорт (оз. Круглое), канализационные стоки, ТЭЦ-1 (оз. Оброчное) и ТЭЦ-2 (пр. Лесной), строительные работы, рекреация.

3.1.1 Загрязнение выхлопными газами автомобильного транспорта. На основе расчета по методике определения выбросов автотранспорта (НИИ Атмосфера, 1999) представлены результаты загрязнения атмосферы города. По полученным результатам территории озера Алебашево, прудов Утиный и Кристальные родники подвержены наибольшему негативному влиянию автотранспорта.

3.1.2 Гидрохимический анализ вод изучаемых водоёмов г. Тюмени. В лаборатории ФГУГТ «Госрыбцентр» проведён гидрохимический анализ вод изучаемых водоёмов города Тюмени. Все обследованные водоемы относятся к пресным, с величиной общей минерализации от 74,97 до 745 мг/дм³. По солевому составу водоемы преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые, III типа. Вода пр. Кристальные родники имела гидрокарбонатный класс, кальциево-магниевую группу. Вода озера Алебашево была хлоридно-гидрокарбонатного класса с натриево-кальциевой группой. Повышенное содержание магния в воде пр. Кристальные родники, и высокая концентрация хлоридов в воде оз. Алебашево указывают на значительное антропогенное воздействие (строительные работы, автотранспорт, канализационные стоки), оказываемое на эти водоемы.

Два водоема (пруды Лесной и Южный) имеют II тип воды и три водоема (оз. Оброчное и пр. Кристальные родники) имеют I тип воды. Минимальные значения химических показателей солевого состава, фиксировались в воде пр. Южном и Лесном, максимальные – в пр. Кристальные родники (HCO₃^-, Ca²⁺), оз. Алебашево, Оброчное и пр. Утиный (Cl^-, Na + K). Вода озер по величине рН имела среду преимущественно нейтральную или слабощелочную. Вода содержала повышенное количество органических веществ (оз. Оброчное и пр. Кристальные родники)). Содержание нефтепродуктов в трёх водоемах (пруды Кристальные родники, Утиный, оз. Круглое) было выше предельно допустимой концентрации (ПДК).

По данным гидрохимического анализа провели расчеты индексов степени загрязнения водоёмов. Были выбраны наиболее распространенные индексы – сапробное загрязнение (ГОСТ 17.1.1.02-77, 1977), ПХЗ₁₀ (Приказ Минприроды РФ, 1992), ИЗВ (Временные методические указания, 1986), экотоксилогический критерий (Моисеенко, 1995), классификация по БПК₅ (Крылов, 2005). По результатам расчетов индексов загрязнения водоёмов можно выделить наиболее грязные водоёмы – пр. Кристальные родники, озёра Оброчное, Алебашево, Круглое, пруды Лесной, Утиный. Самым чистым в гидрохимическом отношении был пруд Южный, который взят как объект сравнения (контрольный водоём).

3.1.3 Анализ содержания тяжелых металлов в почве из береговой зоны и донных отложениях изучаемых водоёмов г. Тюмени. Исследования содержания тяжелых металлов в почве и донных отложениях проводили в период 2010-2012гг. Анализ концентраций тяжелых металлов в почве береговой зоны (табл. 1) исследуемых водоёмов г. Тюмени выявил превышение ПДК Ni и Cr в почве береговой линии исследуемых водоёмов. Самое низкое содержание Ni и Cr обнаружено в почве береговой зоны пруда Лесного, а высокое – в береговой зоне озера Оброчное. За трёхлетний период содержание Ni в почве береговой зоны увеличилось на 10,2% (пруд Лесной) – 23,7% (озеро Оброчное) и Cr – на 11,6% (пруд Лесной) – 41,8% (пруд Южный)

Концентрации Pb и Zn в почве береговой зоны исследуемых водоёмов больше, чем в почве береговой зоны пр. Южный. В 2012 году обнаружено превышение ПДК Zn в озерах Алебашево и Оброчное. В почве прибрежной территории всех исследуемых водных объектов содержание Cu превышает ПДК, кроме концентрации Cu в почве берега пруда Южного.

Таблица 1 – Концентрация подвижных форм тяжелых металлов в пробах почвы

береговой зоны изучаемых водоёмов в 2012 году, мг/кг

Водоёмы	Cu	Mn	Zn	Pb	Ni	Cr	Fe
ПДК	3	1500	23	32	4	0,05	-
Южный	2,07± 0,02	105,61± 0,10	6,46± 0,03	6,53± 0,05	12,57± 0,12	1,12± 0,02	2003,83± 0,82
Лесной	5,34± 0,03*	150,41± 0,04*	7,79± 0,04*	6,76± 0,01*	12,36± 0,02	0,96± 0,01*	2608,50± 8,95*
Утиный	6,81± 0,04*	156,58± 0,28*	9,21± 0,04*	13,81± 0,01*	20,51± 0,01*	1,11± 0,01	3159,50± 9,53*
Алебашево	9,81± 0,04*	616,36± 0,21*	23,01± 0,01*	19,83± 0,03*	20,49± 0,03*	2,57± 0,01*	6060,67± 48,85*
Оброчное	12,63± 0,02*	577,94± 1,59*	24,19± 0,03*	18,37± 0,07*	26,35± 0,07*	8,69± 0,03*	14072,50± 201,42*

Примечание: * - статистически достоверные различия с пр. Южным (P<0,05); жирным выделены значения превышающие ПДК.

Анализ исследования содержания тяжелых металлов в донных отложениях в 2010-2012 годах выявил тенденцию к увеличению содержания большинства тяжелых металлов в донных отложениях, что вероятно связано с оседанием из водной толщи соединений тяжелых металлов в донных отложениях. Наблюдения показывают, что в донных осадках из исследуемых водоёмов концентрация тяжелых металлов (Zn, Pb, Ni) больше контрольных значений (донные осадки пруда Южный) при Р<0,05.

Содержание Mn и Fe в донных осадках пр. Лесного ниже контрольных значений. Концентрация тяжелых металлов в почве береговой зоны больше, чем в донных осадках соответствующих водоёмов. Оседание соединений Cr на дно пруда Утиный, озёр Алебашево и Оброчное происходит интенсивней, чем на дно пруда Южный.