Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Новикова Ольга Васильевна. Эколого-геохимическая оценка состояния древесной растительности городских ландшафтов :На примере гг. Москвы и Кито : Дис. ... канд. геогр. наук : 25.00.36 : М., 2005 164 c. РГБ ОД, 61:05-11/143

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. БИОГЕОХИМИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ГОРОДСКИХ

ЛАНДШАФТАХ 10

1.1. Источники поступления тяжелых металлов в растениях 10

  1. Специфика атмосферных выпадений городов 10

  2. Транслокация из почв 14

1.1.3. Пространственное распределение тяжелых металлов

в воздухе и в почвах городов 20

1.2. Механизмы поглощения тяжелых металлов растениями 20

  1. Корневое поглощение 20

  2. Фолиарное поглощение 21

  3. Соотношение корневого и листового поглощения

в условиях города 22

1.2.4. Физиологические барьеры поглощения 23

1.3. Факторы, контролирующие поглощение тяжелых металлов
растениями
25

  1. Физиологические и систематический факторы накопления тяжелых металлов растениями 25

  2. Влияние ландшафтных факторов на поглощение тяжелых

металлов растениями городских ландшафтов 28

  1. Влияние взаимодействия элементов на их поглощение растениями 29

  2. Биогеохимические показатели связи микроэлементного

состава растений с внешней средой 32

1.4. Оценка загрязнения и состояния растений 34

  1. Методы лабораторного анализа растительных образцов 34

  2. Показатели, характеризующие загрязнение растений

тяжелыми металлами 35

  1. Показатели состояния и функционирования растительного организма 39

  2. Фитотоксичность тяжелых металлов 40

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 45

2.1. Характеристика территории юго-западного административного
округа г. Москвы
45

  1. Краткое физико-географическое описание 45

  2. Источники загрязнения 47

2.1.3. Состояние атмосферного воздуха и техногенная

трансформация почв 48

2.1.4. Характеристика растительного покрова 50

2.2. Характеристика территории центральной части г. Кито 52

  1. Краткое физико-географическое описание 52

  2. Источники загрязнения 54

;Ф 2.2.3. Состояние атмосферного воздуха 55

2.2.4. Характеристика растительного покрова 56

  1. Систематическое положение юго-западного административного округа г. Москвы и центральной части г. Кито в геохимической классификации городов и городских ландшафтов 57

  2. Методы исследования 58

  1. Методика пробоотбора 58

  2. Химико-аналитические работы 60

  3. Математические методы обработки результатов 65

%

Глава 3. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ
ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ЮГО-
ЗАПАДНОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО ОКРУГА г. МОСКВЫ
71

3.1. Ландшафтные различия в накоплении тяжелых металлов
древесной растительностью
71

  1. Природные ландшафты 71

  2. Парково-рекреационные ландшафты 75

  3. Селитебно-транспортные ландшафты 78

  4. Изменения в содержании тяжелых металлов при увеличении 88 антропогенной нагрузки

3.2. Динамика накопления тяжелых металлов за вегетационный

4
период 90

  1. Видовая специфика поглощения тяжелых металлов 94

  2. Роль антропогенных факторов в варьировании содержаний тяжелых металлов в древесной растительности селитебно-транспортных ландшафтов 97

3.5 Выводы 105

Глава 4. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ

г.КИТО 108

4.1. Оценка интенсивности поступления тяжелых металлов

в составе аэрального потока 108

+ 4.2. Ландшафтные различия в накоплении тяжелых металлов

древесной растительностью ПО

  1. Парково-рекреационные ландшафты ПО

  2. Селитебно-транспортные ландшафты 114

  1. Видовая специфика поглощения тяжелых металлов 121

  2. Выводы 124

Глава 5. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ гг. МОСКВЫ И

* КИТО 126

5.7. Сравнительная характеристика природных условий и

техногенных факторов 126

5.2. Сходства и различия в накоплении тяжелых металлов

древесными растениями ландшафтов гг. Москвы и Кито 127

5.3. Особенности поведения тяжелых металлов

при увеличении антропогенной нагрузки 131

5.4. Выводы 134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136

ЛИТЕРАТУРА 139

ПРИЛОЖЕНИЯ 147

Введение к работе:

Актуальность темы. Растения в городах выполняют разнообразные функции. Они влияют на микроклиматические характеристики городской среды, снижают шумовую нагрузку, участвуют в формировании химического состава воздуха: биотрансформируют и рассеивают загрязняющие вещества, обогащают воздух кислородом. С другой стороны, растительный покров городов находится под воздействием огромного числа поллютантов, среди которых особое место занимают тяжелые металлы (ТМ) (Экология..., 2004). Уже сейчас такие крупные города, как Москва, по интенсивности загрязнения и площади аномалий загрязняющих веществ представляют собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. Опасность их избыточного поступления связана с нарушением важных физиологических и биохимических процессов в растительном организме, в которых ТМ принимают непосредственное участие (Генкель, 1975; Гэлстон и др., 1983; Двораковский, 1983; Микроэлементы..., 1987; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Добровольский, 1998; Кириллов, Кокин, 1998).

Для определения допустимого уровня техногенной нагрузки на урбосистемы в настоящее время используется методология критических нагрузок. Она предполагает оценку того максимального поступления загрязняющих веществ, которое не сопровождается необратимыми изменениями в биогеохимической структуре, биоразнообразии и продуктивности экосистем в течение длительного времени (Башкин и др., 2004). Так как нарушения в биогеохимической структуре предшествуют появлению морфологических изменений, они являются основой для ранней диагностики стрессового состояния городской растительности.

Особенностям накопления ТМ в растениях техногенных ландшафтов
посвящены многие экспериментальные исследования, среди которых можно отметить
работы Ю.В. Алексеева, Н.В. Алексеевой-Поповой, В.А. Алексеенко,

П.В. Елпатьевского и B.C. Аржановой, В.Н. Башкина, М.А. Глазовской, В.В. Добровольского, В.Б. Ильина, А. Кабаты-Пендиас и X. Пендиаса,

А.И. Перельмана, Н.С. Касимова, Е.М. Никифоровой, А.И. Обухова, Т.А. Парибок, Б.А. Ревича, Ю.Е. Саета, Р.С. Смирновой, А.К. Фролова и многих др. В них прослежены изменения микроэлементного состава тканей различных видов растений на урбанизированных территориях и определено суммарное количество ТМ, перехваченных растениями. Гораздо меньше работ касается фракций ТМ, метаболически значимых и прочно связанных растениями в различные фазы вегетации. Требуют дальнейшего изучения и количественной оценки реакции растений городских ландшафтов на рост концентраций ТМ в сопредельных средах: в атмосфере и в почве.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы - изучить микроэлементный состав листьев древесных растений в городских ландшафтах и его пространственно-временную изменчивость при различных сочетаниях природных и антропогенных факторов на примере гг. Москвы и Кито (Эквадор).

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

  1. Анализ и систематизация современных представлений о биогеохимии ТМ в городских ландшафтах; оценка существующих методов изучения микроэлементного состава растительности;

  2. Количественное определение общего содержания и прочно связанных форм Си, Zn, Со, Ni, Fe, Mn, Cd, Pb, Sr в листьях наиболее распространенных древесных пород на территории гг. Москвы и Кито.

  3. Оценка степени техногенной трансформации микроэлементного состава древесной растительности парково-рекреационных (ПРЛ) и селитебно-транспортных (СТЛ) ландшафтов в течение вегетационного периода.

  4. Определение видовой специфики накопления химических элементов листьями древесных пород.

  5. Изучение сезонной динамики накопления ТМ листьями деревьев г. Москвы.

  6. Выяснение роли антропогенных факторов, влияющих на величину корневого и фолиарного поглощения ТМ, в пространственно-временной вариабельности содержаний металлов в листьях деревьев.

Исходные материалы и методы исследований. Полевые материалы были собраны автором в 2000 г. в г. Москве и 2002 г. в г. Кито. В основу диссертационной работы были положены результаты химических анализов 182 смешанных проб (1006

элементоопределений) листьев древесной растительности ландшафтов гг. Москвы и Кито. Содержание Си, Zn, Со, Ni, Fe, Mn, Cd, Pb, Sr в листьях растений определялось с помощью рентгенофлуоресцентного и атомно-абсорбционного количественных спектральных анализов в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН г. Москвы и аналитической лаборатории Управления по охране окружающей среды г. Кито при участии автора.

Анализ данных включал расчет коэффициентов концентрации и рассеяния, построение геохимических спектров и рядов накопления элементов, а также статистическую обработку данных с использованием методов многомерного анализа: ранговой корреляции для выявления линейных трендов, кластерного и регрессионных деревьев.

Научная новизна работы. При анализе существующих биогеохимических методов изучения растений выделены три группы биогеохимических показателей, которые характеризуют связь микроэлементного состава растений с окружающей средой, их загрязнение и состояние. Показана целесообразность дополнения традиционных биогеохимических показателей результатами многомерного анализа.

Получены данные о суммарном содержании металлов и их прочно связанных формах в листьях тополя и бузины г. Кито. На основе данных о прочно связанных формах ТМ выявлены ландшафтные, видовые и сезонные различия в накоплении элементов листьями древесных растений гг. Москвы и Кито. Дана оценка состояния древесных растений в парково-рекреационных и селитебно-транспортных зонах городов в зависимости от абсолютных содержаний прочно связанных форм ТМ и отношений Fe/Mn и Pb/Mn.

Исследована и количественно описана сложная картина связей и взаимодействий в системе «растение - окружающая среда» урбанизированных территорий. С использованием традиционных биогеохимических показателей и методов многомерного анализа выявлены ассоциации металлов в листьях наиболее распространенных древесных пород, определены взаимосвязи между содержанием ТМ в листьях и комплексом антропогенных факторов, объясняющие пространственное распределение ТМ в листьях деревьев, оценена значимость этих факторов. Установлены геохимические особенности аэрального потока в г. Кито.

Выявлены общие черты и различия в накоплении ТМ листьями древесных

растений гг. Москвы и Кито, обусловленные контрастностью естественных и антропогенных факторов в этих городах.

Практическая значимость работы. Выполненные биогеохимические исследования древесной растительности городов представляют интерес для изучения закономерностей биогеохимической дифференциации живого вещества и биогеохимического районирования территорий. Полученные результаты позволяют прогнозировать содержание ТМ в городской растительности в зависимости от уровня техногенной нагрузки и комплекса антропогенных факторов. Они могут содействовать принятию оптимальных решений при видовом подборе и определении пространственной структуры озеленения городов. Опыт применения методов математического анализа может оказаться полезным при обосновании мероприятий и выборе оптимальной схемы изучения и охраны окружающей среды в Москве, Кито и других городах.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Ведущим фактором, определяющим содержание ТМ в листьях деревьев, является фаза вегетации. Ассоциации ТМ, формирующиеся в листьях в начале вегетации, обусловлены физиологическими особенностями их поглощения из почвы и ионными характеристиками элементов. В конце вегетации состав ассоциаций изменяется под воздействием аэральной нагрузки. При этом для Мп, Си, Sr и Fe характерно увеличение содержания к концу вегетации, а для Со - уменьшение. Сезонная динамика остальных элементов у каждого вида индивидуальна.

  2. Ландшафтные различия в накоплении элементов растениями связаны с фазой вегетации. В начале вегетации при переходе от ПРЛ к СТЛ г. Москвы в листьях деревьев увеличивается содержание Со, Си, Fe, Zn и уменьшается - Мп, Ni, Pb; в конце вегетации концентрируется Fe и рассеивается Си, Мп. В г. Кито характерная для конца вегетации картина наблюдается в засушливый период. Рост антропогенной нагрузки изменяет последовательность Zn, Fe, Мп в рядах накопления.

  3. В аккумуляции ТМ растениями городских ландшафтов проявляются их видовые особенности. Так, в листьях тополя отмечается более интенсивная аккумуляция Zn и Со, а в листьях липы - Мп. С ростом антропогенной нагрузки видовые различия уменьшаются для всех элементов и для всех видов растений.

4. Содержание ТМ в листьях деревьев зависит от ряда антропогенных факторов,

приоритетность которых для каждого металла специфична. Для большинства элементов наиболее важным фактором является транспортная нагрузка. С увеличением транспортной нагрузки содержание Sr, Pb увеличивается, а Мп -уменьшается. Менее значимы загрязнение почвы и наличие механических барьеров. Исключение составляет Zn, для которого ведущим фактором является уровень загрязнения почв.

5. Сбалансированное функционирование растения характеризуют следующие парагенетические ассоциации в отмытых листьях растений: (Со, Ni), (Cd, Со), (Zn, Ni), (Fe, Zn), (Mn, Ni), (Pb, Cd, Mn), (Cu, Ni). Антропогенная нагрузка вызывает диспропорции в соотношениях Fe/Mn и РЬ/Мп и снижение жизнеспособности растений городских ландшафтов. При этом тополь по сравнению с липой и бузиной является более устойчивым видом.

Апробация работы. Отдельные разделы диссертации докладывались, обсуждались и опубликованы в трудах Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, РУДН, 1999, 2003, 2004), конференции на иностранных языках «Экология на рубеже веков» (Москва, РУДН, 2002), III Международного совещания «Геохимия биосферы» (Новороссийск, 2001), 4-ой Российской Школы «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы» (Москва, ГЕОХИ РАН, 2003), Международной Школы «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Новороссийск, 2003), III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004), а также на межкафедральных семинарах экологического факультета Российского университета дружбы народов (Москва, 2001,2003).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доценту кафедры геоэкологии РУДН к.г.н. М.Г. Макаровой, ведущему научному сотруднику кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ д.г.н. Н.Е. Кошелевой, а также сотрудникам лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН и аналитической лаборатории Управления по охране окружающей природной среды г. Кито за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы.

Подобные работы
Татарина Татьяна Сергеевна
Историко-географический и геоэкологический анализ условий жизни населения в крупнейшем городе : На примере Москвы конца XIX - начала XXI вв.
Мягков Михаил Сергеевич
Механизм формирования теплового баланса в городской застройке на примере г. Москвы
Щукин Сергей Николаевич
Формирование геоэкологической безопасности строительства дорожных насыпей в зимний период в сложных геологических условиях (На примере г. Москвы)
Дорофеев Сергей Вячеславович
Экспрессные методы и мобильные средства контроля загрязнений промышленно-урбанизированных территорий (На примере г. Москвы и Московского региона)
Савин Дмитрий Сергеевич
Экологическая реабилитация долин малых рек г. Москвы (На примере рек Сетунь и Химки)
Мазаев Антон Викторович
Методика формирования и изучения объектов природных комплексов крупных мегаполисов (На примере природного комплекса Москвы и ландшафтного заказника "Теплый Стан")
Тарасенко Антон Владимирович
Оценка качества окружающей среды большой Москвы (Московский столичный регион)
Якунин Андрей Викторович
Оценка загрязнения предприятиями-водопользователями р. Москвы в черте города
Пасмарнова Светлана Павловна
Геоэкологическая оценка состояния подземных вод центральной части Тамбовской области
Грачева Ирина Владимировна
Геоэкологическая оценка состояния природной среды Владимирской области

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net