Біогеохімічне ліхеноіндикаційне дослідження процесу формування та часових змін хімічного складу приземного шару повітря в дендропарку "Софіївка"
Анотація
Методом біогеохімічної ліхеноіндикації із використанням епіфітних лишайників Parmelia sulcata Taylor, Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach. оцінено рівні вмісту токсичних важких металів (Al, Cd, Cd, Cu, Co, Cr, Fe, Ni, Sb, Pb, V, Zn) та інших хімічних елементів (B, Ba, Ca, K, Mg, Mn, Na, P, S, Ti, Se, Sr) у приземному шарі повітря Національного дендрологічного парку "Cофіївка" та прилеглих до нього територій у 2010 і в 2021 роках. За отриманими даними розраховано БГХЛ-показник, який дає змогу обчислити за відношенням до обраного базового виду (у нас P. sulcata) за значеннями вибірок середнього багаторічного вмісту хімічних елементів в досліджуваних видах з інших місцезнаходжень гіпотетичний вміст елементів для видів, що зростають в місцезнаходженнях, де базовий вид відсутній. Ці результати опрацьовано методом факторного аналізу та встановлено фактори, які дають можливість виявити найбільш вірогідні причини формування атмосферного забруднення дослідженої території в різні роки пробовідборів та оцінити часовий тренд змін, що відбулися за 11-річний період. Встановлено, що загальна структура атмогеохімічного навантаження на дендропарк "Софіївка" докорінно не змінилася. Першим за значенням фактором впливу є загальноміське пило-аерозольне навантаження на екосистеми, що має змішане природне і техногенне походження в разі переважання останнього. Другий за значенням фактор – це окремий вплив крупно- і дрібнодисперсних пило-аерозолів та газів техногенного походження. Третій фактор – атмосферне навантаження винятково дрібнодисперсними аерозолями конденсації техногенного походження, яка вже у 2021 році відбувалася на фоні зменшення забруднення приземного повітря крупнодисперсними часточками і газами. Усі три перших значущих фактори передають різні складові техногенезу за підпорядкованого впливу теригенної природної складової. Четвертий фактор – вплив на міграцію і седиментацію атмосферних полютантів мікрокліматичних умов і процесів; п'ятий – дія просторово-диференційованих імпактних джерел атмосферних викидів. Шостий, найслабший фактор, це вплив процесів біогенезу.
Завантаження
Посилання
Agnan, A., Séjalon-Delmas, N., Claustres, A., & Probst, A. (2015). Investigation of spatial and temporal metal atmospheric deposition in France through lichen and moss bioaccumulation over one century. Science of the Total Environment, 529, 285–296. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.05.083
Balabanova, B., Stafilov, T., Šajn R., & Baèeva, K. (2012). Characterisation of Heavy Metals in Lichen Species Hypogymnia physodes and Evernia prunastri due to Biomonitoring of Air Pollution in the Vicinity of Copper Mine. International Journal of Environment Results, 2(3), 779–794. https://doi.org/10.22059/ijer.2012.549
Bargagli, R., Sanchez-Hernandez, J. C., Martella, L., & Monaci, F. (1998). Mercury, cadmium and lead accumulation in Antarctic mosses growing along nutrient and moisture gradients. Polar Biology, 19, 316–322. https://doi.org/10.1007/s003000050252
Blum, O. B., & Tyutyunnik, Yu. G. (1989). Historical aspect of regional monitoring of heavy metals in the atmosphere, carried out by the method of biogeochemical lichen indication (on the example of the Ukrainian SSR). Problems of ecology monitoring and modeling of ecosystems, 12, 73–78. [In Russian]. URL: https://scholar.google.com.ua/scholar?oi=bibs&cluster=12498046409396389786&btnI=1&hl=ru
Cloquet, Ch., Estradea, N., & Carignanc, J. (2015). Ten years of elemental atmospheric metal fallout and Pb isotopic composition monitoring using lichens in northeastern France. Comptes Rendus Geosc, 347, 257–266. https://doi.org/10.1016/j.crte.2015.04.003
Conti, M. E., & Cecchetti, G. (2001). Biological monitoring: Lichens as bioindicators of air pollution assessment: A review. Environment Pollutions, 114, 471–492. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(00)00224-4
Dörter, M., Karadeniz, H., Saklangıç, U., & Yenisoy-Karakaş, S. (2020). The use of passive lichen biomonitoring in combination with positive matrix factor analysis and stable isotopic ratios to assess the metal pollution sources in throughfall deposition of Bolu plain, Turkey. Ecological Indicators, 113, 43–62. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106212
Fabri-Jr, R., Krause, M., Dalfior, B. M., Salles, R. C., de Freitas, A. C., da Silva, H. E., Licinio, M. V., Brandão, G. P., & Carneiro, M. T. (2018). Trace elements in soil, lichens, and mosses from Fildes Peninsula, Antarctica: Spatial distribution and possible origins. Environment Earth Science, 77, article ID 24. https://doi.org/10.1007/s12665-018-7298-5
Folkeson, L. (1979). Inter-species calibration of heavy metal concentrations in nine mosses and lichens: applicability to deposition measurements. Water, Air, and Soil Pollutions, 11, article ID 253. https://doi.org/10.1007/BF00286637
Francova, A., Chrastný, V., Sillerova, H., Vіtkova, M., Kocourkova, J., & Komarek, M. (2017). Evaluating the suitability of different environmental samples for tracing atmospheric pollution in industrial areas. Environment Pollutions, 220, 286–297. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.09.062
Harmens, H., et al. (2010). Mosses as biomonitors of atmospheric heavy metal deposition: Spatial patterns and temporal trends in Europe. Environment Pollutions, 158(10), 3144–3156. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.06.039
Herzig, R., Liebendörfer, L., Urech, M., Ammann, K., Cuecheva, M., & Landolt, W. (1989). Passive Biomonitoring with Lichens as a Part of an Integrated Biological Measuring System for Monitoring Air Pollution in Switzerland. International Journal of Environment Analytic Chemistry, 35(1), 43–57. https://doi.org/10.1080/03067318908028377
Jeran, Z., Jaćimovič, R., Batiič, F., Smodis, B., & Wolterbeek, H. Th. (1996). Atmospheric heavy metal pollution in Slovenia derived from results for epiphytic lichens. Fresenius Journal of analytic chemistry, article ID 354. https://doi.org/10.1007/s0021663540681
Kousehlar, M., & Widom, E. (2020). Identifying the sources of air pollution in an urban-industrial setting by lichen biomonitoring – A multi-tracer approach. Applied Geochemistry. 121. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2020.104695
Koz, B., Celik, N., & Cevik, U. (2010). Biomonitoring of heavy metals by epiphytic lichen species in Black Sea region of Turkey. Ecological Indicators, 10, 762–765. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2009.11.006
Kuik, P., & Wolterbeek, H. T. (1994). Factor analysis of trace-element data from tree-bark samples in The Netherlands. Environment Monitoring and Assesment, 32, 207–226. https://doi.org/10.1007/BF00546277
Lawrey, J. D., & Hale, M. E. (1988). Lichen Evidence for Changes in Atmospheric Pollution in Shenandoah National Park, Virginia. Bryologist, 91(1), 21–23. https://doi.org/10.2307/3242735
Lazo, P., Steinnes, E., Qarri, F., Allajbeu, Sh., Kane, K., Stafilov, T., Frontasyeva, M. V., & Harmens, H. (2018). Origin and spatial distribution of metals in moss samples in Albania: A hotspot of heavy metal contamination in Europe. Chemosphere, 190, 337–349. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.09.132
Leonardo, L., Mazzilli, B. P., Damatto, S. R., Saiki, M., & Barros & De Oliveira, S. M. (2011) Assessment of atmospheric pollution in the vicinity of a tin and lead industry using lichen species Canoparmelia texana. Journal of Environment. Radioactivity, 102, 906–910. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2010.04.002
Loppi, S., & Pirintsos, S. A. (2003). Epiphytic lichens as sentinels for heavy metal pollution at forest ecosystems (central Italy). Environment Pollutions, 121, 327–332. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(02)00269-5
Minganti, V., Drava, G., De Pellegrini, R., Modenesi, P., Malaspina, P., & Giordani, P. (2014). Temporal trends (1981-2007) of trace and rare earth elements in the lichen Cetraria islandica (L.) Ach. from Italian herbaria. Chemosphere, 99, 180–185. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.10.067
Paoli, L., Vannini, A., Monaci, F., & Loppi, S. (2018). Competition between heavy metal ions for binding sites in lichens: Implications for biomonitoring studies. Chemosphere, 199, 655–660. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.066
Purvis, O. W., Chimonides, P. D. J., Jeffries, T. E., Jones, G. C., Rusu, A.-M., & Read, H. (2007). Multi-element composition of historical lichen collections and bark samples, indicators of changing atmospheric conditions. Atmospheric Environment, 41, 72–80. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2006.08.040
Quevauviller, H., Herzig, R., & Muntau, H. (1996). Certified reference material of lichen (CRM 482) for the quality control of trace element biomonitoring. Science of The Total Environment, 187(2), 143–152. https://doi.org/10.1016/0048-9697(96)05139-X
Rarviainen, A., Casares-Porcel, M., Marchesi, C., & Garrido, C. J. (2019). Lichens as a spatial record of metal air pollution in the industrialized city of Huelva (SW Spain). Environment Pollutions, 253, 918–929. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.07.086
Shabatura, A. V., Blum, O. B., & Tyutyunnik, Yu. G. (2018) Regional atmogeochemical fields based on briogeochemical indication data in the central part of Northern Ukraine. Biosphere, 10(1), 23–35. https://doi.org/10.24855/BIOSFERA.V10I1.428
Sloof, J. E., & Wolterbeek, H. Th. (1991). Patterns in trace elements in lichens. Water, Air, and Soil Pollut, 57-58(1), 785–795. https://doi.org/10.1007/BF00282942
Sloof, J., & Wolterbeek, H. (1991). National Trace-Element Air Pollution Monitoring Survey Using Epiphytic Lichens. The Lichenologist, 23(2), 139–165. https://doi.org/10.1017/S0024282991000300
Steinnes, E. (2008). Use of mosses to study atmospheric deposition of trace elements: contributions from investigations in Norway. International Journal Environment, and Pollutions, 32(4), 499–508. https://doi.org/10.1504/IJEP.2008.018413
Tyutiunnik, Yu. G., Blum, O. B., & Ignatyuk, A. A. (2013). Atmogeochemical fields structure and genesis within a protected area according to lichen indication data. Biosphere, 5(4), 400–409 p. [In Russian]. URL: http://surl.li/oelnla
Tyutyunnik, Yu. G., Blum, O. B., Daunis-i-Estadella, J., & Martіn-Fernandez, J. A. (2015). Assessment of the anthropogenic load on Trostyanets arboretum of the NAS of Ukraine by biogeochemical indication method. Plant Introduction, 2, 77–87. https://doi.org/10.5281/zenodo.2526968
Tyutyunnik, Yu., Shabatura, O., & Blum, O. (2023). Biogeochemical lichen-indication study of the state and dynamics of the atmospheric pollution of the arboretum of the Falz-Fein biosphere reserve "Askania Nova". Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2(101), 94–102. https://doi.org/10.17721/1728-2713.101.15
Vasilevich, M. I., & Vasilevich, R. S. (2018). Features of Heavy Metal Accumulation by Epiphytic Lichens in Background Areas of the Taiga Zone in the European Northwest of Russia. Russian Journal of Ecology, 49(1), 14–20. https://doi.org/10.1134/S1067413618010137
Zhang, Zh. H., Chaia, Z. F., Maoa, X. Y., & Chenb, J. B. (2002). Biomonitoring trace element atmospheric deposition using lichens in China. Environment Pollutions, 120, 157–161. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(02)00141-0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
