Тяжелые металлы в лишайниках
Обновлено: 05.10.2024
Изобретение относится к области лесного хозяйства и биоиндикации, в частности к оценке содержания элементов группы тяжелых металлов в атмосферном воздухе по степени их накопления слоевищами эпифитных лишайников. В способе в качестве биоиндикатора используют эпифитные лишайники, выполняющие функции поглощающей поверхности, отобранные на пробных площадках. При этом используют эпифитные, широко распространенные (эвритопные, фоновые) виды лишайников Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., отобранные в реперных точках, площадь сбора не менее 10×10 м, упакованные в бумажные мешки и транспортированные в лабораторию, где отобранные образцы очищают от включений, коры, высушивают, подготавливают для анализа методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии. На основании результатов этого анализа делают вывод о загрязненности атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn) путем сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах лишайников, отобранных на исследуемой территории относительно проб эпифитных лишайников, отобранных на фоновой территории (с известным загрязнением). Способ обеспечивает упрощение метода, уменьшение трудоемких операций и применение доступных биоиндикаторов. 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области лесного хозяйства, экологии, в частности к оценке содержания элементов группы тяжелых металлов, таких как Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn в атмосферном воздухе по степени их накопления слоевищами эпифитных лишайников, выполняющих функции живого поглотителя и сорбирующей поверхности. Повышенная способность лишайников к аккумуляции этих трансграничных поллютантов объясняется высокой активностью катионного обмена, отсутствием кутикулярного слоя, обеспечивающего свободное проникновение тяжелых металлов через всю поверхность таллома [1].
Традиционный путь определения тяжелых металлов - сложный, включающий использование передвижных и стационарных постов и станций, дорогостоящего оборудования, а также анализ воздушных фильтров (аспирационный метод) или анализ атмосферных осадков (седиментационный метод). Предлагаемый метод направлен на устранение этих недостатков, в частности он позволяет оценивать загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами за определенный период времени, а также проводить ретроспективный анализ, т.к. эпифитные лишайники - биоиндикаторы, обладающие свойством аккумуляции и длительного сохранения загрязнителей.
Также известно, что для целей бриомониторинга обычно используются напочвенные виды лишайников и имеющие узкие границы ареалов, например Peltigera canina (L.) Willd., виды рода Cladonia, редкие во многих регионах - Flavoparmelia caperata (L.) Hale, Nephroma arcticum (L.) Torss. 3.
Наиболее близким по технологии, методическим приемам и планируемому результату к заявляемому является способ биоиндикации радиоактивного загрязнения воздуха с использованием сфагнового мха. Для этого из сфагновых мхов, собранных на реперных точках и пробных площадках, изготавливают пробы для экспонирования и для контрольных образцов. Пробы устанавливают по трансктам в различных точках сети опробования, помещая на деревьях или на шестах на высоте 1,8 м от поверхности почвы [5]. Недостаток рассматриваемого способа - ограниченная область применения (только радиационный мониторинг), использование мохообразных как менее чувствительных видов, необходимость изъятия и транспортировки, а также прикрепления образцов, отсутствия гомогенизации проб.
По аналогии предлагается использование эпифитных лишайников, имеющих широкий ареал, эвритопных видов для мониторинга тяжелых металлов в атмосферном воздухе как антропогенно преобразованных местообитаний, так и естественных при аэротехногенном загрязнении.
Основная задача, на решение которой направлено изобретение, - обеспечение оптимальных условий существования организмов и, в частности, человека в условиях аэротехногенного загрязнения.
Сформулированная задача достигается тем, что в способе оценки содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе, согласно которому в качестве биоиндикатора используют эпифитные лишайники, выполняющие функции поглощающих поверхностей, отобранных на пробных площадках в реперных точках, площадь сбора не менее 10×10 м, упакованные в бумажные мешки и транспортированные в лабораторию, где отобранные образцы очищают от включений, коры, в отличие от прототипа в качестве биоиндикаторов используют эпифитные, широко распространенные (эвритопные, фоновые) виды Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., у Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., отобранные, высушенные, подготовленные для анализа методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии, на основании результатов этого анализа делают вывод о загрязненности атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn) путем сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах лишайников, отобранных на исследуемой территории относительно проб эпифитных лишайников, отобранных на фоновой территории (с известным загрязнением).
Относительно прототипа новым в способе является то, что в качестве биоиндикаторов загрязнения воздуха тяжелыми металлами (Sr, As, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Fe, Mn) используют эпифитные виды лишайников, в частности широко распространенные в антропогенно преобразованных и естественных местообитаниях - Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Evernia prunastri (L.) Ach., у Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., выполняющие функции поглощающей поверхности.
Новым является и отбор проб. Он заключается в том, что при пробоотборе изымаются лишайники с древесных стволов на 1,6-1,8 м острым инструментом. Отобранные пробы собирают в бумажные пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. В таком виде они доставляются в лабораторию.
Новым является и пробоподготовка проб эпифитных лишайников к определению содержания в них тяжелых металлов, которое проводят следующим способом. Сначала пробы очищают от инородных включений, рассыпают на чистую бумагу, мацерируют ручным способом, гомогенизируют и проводят предварительную сушку в течение 2-3 дней, а затем в сушильном шкафу в течение суток при температуре +160°C. Высушенные пробы собирают в бумажные пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. Это позволяет хранить пробы лишайников продолжительное время, при этом не оказывается влияния на содержание тяжелых металлов в пробах. Непосредственно перед анализом проводится пробоподготовка по методическим указаниям для работы на рентгенофлуоресцентном спектрометре Спектроскан Макс.
Использование эпифитных лишайников приводит к упрощению метода, уменьшению трудоемких операций, применению доступных для математической обработки признаков биоиндикаторов.
Пример конкретной реализации
Читайте также: