Федеральное государственно бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверской государственный университет»
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственно бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверской государственный университет» На правах рукописи МЕЙСУРОВА Александра Федоровна БИОМОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИНДИКАТОРНЫХ ВИДОВ ЛИШАЙНИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор химических наук, профессор кафедры физической химии ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет» Пахомов Павел Михайлович Тверь-2014 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 4 Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИШАЙНИКОВ ....................................... 9 1.1.Методы лихеноиндикационных исследований .................................................. 9 1.1.1.История изучения индикационных свойств лишайников ......................... 9 1.1.2.Качественные и количественные особенности лихенофлор, характеризующие состояние атмосферы ............................................................ 14 1.1.2.1.Видовой состав лишайников ................................................................ 14 1.1.2.2.Синтетические индексы ...................................................................... 21 1.1.3.Дополнительные источники информации о лишайниках........................ 26 1.1.3.1.Морфологические и анатомические признаки ................................... 27 1.1.3.2.Физиологические и биохимические особенности............................... 31 1.1.3.3.Химический состав лишайников .......................................................... 40 1.2.Физико-химические методы в лихеноиндикации ............................................ 48 Глава 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ ........................... 63 2.1. Особенности природных условий .................................................................... 63 2.2. Хозяйство и промышленность .......................................................................... 66 2.3. Данные о состоянии атмосферы .......................................................................... 70 Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .............................................. 75 3.1.Общая характеристика индикаторных видов лишайников ............................ 75 3.2.Эксперименты по воздействию различных поллютантов ................................... 79 3.2.1.Фумигация ...................................................................................................... 82 3.2.1.1.Воздействие одного поллютанта ......................................................... 82 3.2.1.2.Комбинированное воздействие поллютантов....................................... 85 3.2.2.Искусственный дождь.................................................................................... 87 3.3.Характеристика ключевых территорий ............................................................ 87 3.3.1.Антропогенно-трансформированные территории .................................... 88 3.3.2.Охраняемые природные территории........................................................ 105 3.4.Фурье-ИК спектральные исследования .......................................................... 107 3.5.Дополнительные исследования ....................................................................... 110 3.5.1.Световая и электронная сканирующая микроскопия ............................. 110 3.5.2.Длиноволновой ИК спектроскопический, атомно-абсорбционный спектроскопический и рентгенофлуоресцентный анализы ........................... 111 3.5.3.Анализ поллютантов в воздухе с помощью ИК газоанализатора....... 112 Глава 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛОЕВИЩ ЛИШАЙНИКОВ В МОНИТОРИНГЕ ......................................................................................................... 114 4.1.ИК спектры образцов из фоновой зоны ............................................................. 114 4.2.ИК спектры образцов, испытавших воздействие поллютантов (модельный эксперимент) ............................................................................................................. 119 2 4.2.1.Фумигация .................................................................................................... 119 4.2.1.1.Воздействие одного поллютанта ........................................................ 119 Серная кислота ........................................................................................... 119 Азотная кислота .......................................................................................... 126 Соляная кислота ......................................................................................... 131 Аммиак ......................................................................................................... 133 Соли тяжелых металлов (нитраты свинца и кадмия) .......................... 134 Ароматические соединения (ксилол, толуол, фенол) .................................. 136 4.2.1.2.Комбинированное воздействие поллютантов ................................ 138 Серная и азотная кислоты ........................................................................ 138 Серная и соляная кислоты ......................................................................... 142 Азотная и соляная кислоты ......................................................................... 143 Нитрат аммония (аммиак и азотная кислота)..................................... 145 Сульфат аммония (аммиак и серная кислота) ....................................... 151 4.2.2.Искусственный дождь ............................................................................... 155 4.3.Анализ индикаторной способности лишайников .......................................... 158 Глава 5. СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ КЛЮЧЕВЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПО ДАННЫМ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛОЕВИЩА HYPOGYMNIA PHYSODES .......................................................................................... 161 5.1.Антропогенно-трансформированные территории ............................................. 161 5.1.1.Калининский район...................................................................................... 161 5.1.1.1.г. Тверь ................................................................................................... 161 5.1.1.2.пос. Заволжский .................................................................................. 170 5.1.2.Конаковский район .................................................................................... 173 5.1.2.1.г. Конаково ........................................................................................... 173 5.1.2.2.пос. Редкино........................................................................................... 177 5.1.3.Ржевский район ........................................................................................... 179 5.1.4.Торжокский район...................................................................................... 182 5.1.5.Вышневолоцкий район .............................................................................. 185 5.1.6.Удомельский район...................................................................................... 188 5.2.Охраняемые природные территории ............................................................... 193 5.3.Специфика ключевых территорий .................................................................. 196 5.4.Результаты комплексной оценки состояния атмосферы некоторых ключевых территорий ............................................................................................. 200 Глава 6. БИОМОНИТОРИНГ НА ОСНОВЕ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЛИШАЙНИКОВ .................................................. 205 6.1.Концепция биомониторинга ............................................................................ 205 6.2.Региональная модель биомониторинга ........................................................... 209 6.3.Перспективы использования подхода ............................................................. 212 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ..................................................................... 214 ВЫВОДЫ …………………………………………………………………………….219 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 221 3 ВВЕДЕНИЕ Нарастающие темпы деградации растительного покрова и увеличение уровня загрязнения атмосферы повышают значимость проблемы охраны окружающей среды и природных экосистем. В настоящее время это проблема стала одной из наиболее важных глобальных проблем современности. Ее решение невозможно без осуществления мониторинговых исследований, позволяющих оценивать состояние окружающей среды и экосистем, выявлять динамику изменения основных характеристик. Все это определяет необходимость поиска эффективных подходов к организации мониторинговых исследований. Существующие модели мониторинга оценивают, как правило, конкретные характеристики биоразнообразия или предполагают определение состава поллютантов в атмосфере, водной среде, почве. При этом в первом случае обычно выявляют динамику видового состава или направления изменения численности популяций (Staxäng, 1969; Grodzinska, 1971; Малышева, 1996а, 2001а, б, в, 2003; Пауков, 2001; Саксонов, 2001; Бязров, 2002, 2005; Мучник, 2003). При использовании второго подхода выясняют наличие поллютантов в различных компонентах среды. Подходы, предполагающие получение комплексной информации о составе и содержании загрязняющих веществ и характере воздействия их на живые системы пока еще не разработаны. Однако именно они позволяют организовать эффективный мониторинг экосистем, разных компонентов биоты и осуществлять раннюю диагностику основных негативных изменений состояния окружающей среды и биологических объектов. Повысить эффективность моделей мониторинга может разработка и внедрение способов оценки состояния окружающей среды, которые базируются на синтезе разных методов анализа состояния окружающей среды. Среди них лихеноиндикация на основе Фурье-ИК спектроскопии (Edwards et al., 1998, Edwards, Perez, 1999; Holder et al., 1998, 2000; Garty et al., 2002; Уразбахтина и др., 2005). Использование данных Фурье-ИК спектроскопии будет способствовать развитию нового направление в лихеноиндикации, формированию системного подхода в организации многоуровнего мониторинга. Предлагаемое направление синтезирует достоинства разных подходов к оценке 4 состояния окружающей среды (лихеноиндикационного и спектроскопического) (Мейсурова, Дементьева, 2005а, б). Их более широкое использование расширит возможности мониторинговых наблюдений, повысит их эффективность. Позволит одновременно оценивать спектры поллютантов, определять доминирующие поллютанты, относительное содержание в биологических объектах, выявлять реакции биологических систем на загрязнение воздуха. Лихеноиндикация с использованием Фурье-ИК спектрального анализа позволит выявлять основные тенденции изменения химического состава в слоевище и механизмы процессов накопления и взаимодействия поллютантов с компонентами слоевища (Уразбахтина и др., 2005). Исследования разных видов лишайников позволит найти биологический тест качества среды, позволяющий диагностировать изменения разного уровня, в том числе начальные стадии воздействия поллютантов. Однако целесообразна дальнейшая разработка этого подхода. Необходимы специальные исследования для выяснения характера отнесения полос поглощения в ИК спектрах образцов слоевища, разработка методики интерпретации ИК спектров (Мейсурова, Дементьева, 2005б; Мейсурова и др., 2006а; Мейсурова, 2012а). Большое общебиологическое значение приобретает изучение основных направлений воздействия поллютантов на живые системы (Мейсурова и др., 2007, 2008б, 2010а,б; Мейсурова, 2011а, б, Нотов и др., 2013а, б). Нужны дополнительные экспериментальные исследования для выяснения соотносительной роли разных факторов, оказывающих влияние на общее состояние биологической системы. Необходимы дополнительные эксперименты для выявления характера воздействия на лишайники наиболее распространенных загрязнителей атмосферы, источниками которых в городах является автотранспорт и промышленные предприятия. В этой связи цель исследования – разработать и реализовать модели биомониторинга атмосферного загрязнения с использованием Фурье-ИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи: провести критический анализ подходов к оценке состояния атмосферы с использованием лишайников; 5 выявить особенности природных условий Тверской области и ее хозяйственной и промышленной инфраструктуры, проанализировать данные о состоянии атмосферы; разработать методические основы лихеноиндикационного подхода к оценке состояния атмосферы с использованием ИК спектрального анализа; провести комплексную оценку состояния атмосферы ключевых территорий региона и выяснить основные направления их динамики; разработать концепцию биомониторинга на основе данных Фурье-ИК спектрального анализа лишайников; дать рекомендации по улучшению экологической обстановки в Тверской области. Научная новизна Разработано новое научное направление в лихеноиндикации, предполагающее использование Фурье-ИК спектрального анализа. Впервые разработана методика интерпретации ИК спектров лишайников, испытавших воздействие поллютантов. Предложенная концепция способствует реализации системного подхода в организации многоуровневого биомониторинга. Предлагаемое направление объединяет достоинства разных способов анализа состояния окружающей среды (лихеноиндикационного и спектроскопического), позволяет определять общий уровень загрязнения, выявлять спектр поллютантов атмосферы, доминирующие среди них, оценивать характер воздействия поллютантов на биологические системы. Впервые проведен комплексный анализ широкого спектра территорий разного типа (антропогенно-трансформированные и охраняемые природные) и предложена региональная модель биомониторинга. Теоретическая и практическая ценность работы Разработана концепция использования Фурье-ИК спектрального анализа в лихеноиндикации. Предложена методика идентификации ИК спектров образцов лишайников. Проведена серия экспериментов по воздействию разных групп поллютантов на индикаторные виды лишайников. Она позволила выяснить специфику взаимодействия поллютантов при разных формах их поступления в слоевище, концентрации, продолжительности воздействия, видовой принадлежности лишайника. Разработаны и реализованы модели биомониторинга, включающие данные о составе 6 поллютантов, уровнях их содержания в слоевищах, которые представляют интерес для организации мониторинговых исследований в разных регионах. Практическую ценность имеют материалы о состоянии атмосферы в разных районах модельного региона, рекомендации полученные на основе данных Фурье-ИК спектрального анализа индикаторных видов по улучшению экологической обстановки в регионе и организации мониторинга в заповедниках и национальных парках. Полученные результаты использованы при разработке оригинальных учебных курсов, лабораторных практикумов в Тверском государственном университете по направлениям биология и экология. Оформлены учебные пособия, методические рекомендации с использованием полученных материалов. Полученные данные учтены при разработке программы «Стратегического развития региона», реализуемой на базе Тверского государственного университета. Методология и методы исследования При разработке концепции биомониторинга и методических основ лихеноиндикации с применением Фурье-ИК спектрального анализа реализован системный подход. Лишайники рассмотрены как живые системы. В экспериментальной работе и при организации мониторинговых исследований широко использовано моделирование. Основу подхода составляют современные методы физико-химического исследования: Фурье-ИК спектральный, длинноволновой ИК спектральный, атомноабсорбционный спектроскопический и рентгенофлуоресцентный анализы, измерения поллютантов в воздухе с помощью ИК газоанализатора. Дополнительно использовали световую (микроскоп биологический стереоскопический) и электронную сканирующую микроскопию. При анализе состояния ключевых территорий применен метод построения лихеноиндикационных карт. Взят за основу комплексный подход при создании сети пунктов мониторинга. При систематизации картографических данных использованы современные геоинформационные системы. Положения, выносимые на защиту 7 1. В связи с тем, что слоевища активно или пассивно поглощают поллютанты, Фурье-ИК спектроскопический анализ образцов индикаторных лишайников, позволяет получить интегральную информацию о динамике уровня загрязнения атмосферы. 2. Скорость процессов поглощения и накопления поллютантов слоевищем зависит от биоморфологических особенностей вида, специфики его химического состава, динамики уровня функциональной активности лишайника, на которую существенное влияние оказывает режим влажности воздуха. 3. Характер воздействия поллютантов на живые системы зависит от типа поллютанта, его концентрации, формы поступления поллютанта из атмосферы, продолжительности воздействия, видовой принадлежности лишайника. 4. Эффективность биомониторинга региональных природных комплексов с использованием ИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников можно повысить благодаря комплексному использованию других физико-химических методов, позволяющих выявлять концентрации поллютантов в конкретный момент времени. Степень достоверности и апробация результатов Достоверность полученных результатов определяется использованием современной базы приборов, обладающих высокой чувствительностью и разрешающей способностью. Сочетание разных физико-химических методов позволило существенно дополнить и уточнить данные о характере загрязнения атмосферы. Экспериментальные исследования и измерения выполнены с необходимым уровнем повторности. При статистической обработки данных использованы разные критерии и подходы. Определены коэффициенты вариации (V), применены критерий Фридмана, H-критерий Крускала-Уоллиса. Полученные результаты обсуждались на международных, российских и региональных конференциях и симпозиумах. Материалы проходили рецензирование в ведущих научных изданиях, включенных в перечень ВАК. Личный вклад автора. Автору принадлежит решающая роль на всех этапах исследования – от постановки задач, разработки подхода, планирования и проведения экспериментов, организации мониторинговых исследований, до анализа полученных результатов, оформления публикаций и работы. 8 Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИШАЙНИКОВ 1.1. Методы лихеноиндикационных исследований 1.1.1. История изучения индикационных свойств лишайников Понятие лишайник (от греческого leikhen – облизывать) стал впервые использовать ученик Аристотеля – Theophrast (371–287 гг. до н.э) (по: Феофраст, 1951). Лишайниками он называл наросты на поверхности коры оливковых деревьев (Partridge, 1997; Rademaker, 1999). Долгое время биологи относили лишайники к печеночникам (Hepaticae). С открытием S. Schwendener в 1869 г. двойственной природы лишайников, последние отделили от печеночников (Purvis, 2000). Современные биологи считают, что лишайники – это симбиоз двух или более организмов, генетически обособленных, основанный на метаболических потребностях одного из них (Бязров, 2005). В лишайниках выделяют грибной компонент или микобионт (царство – Fungi), который представлен различными семействами отдела сумчатых грибов (Ascomycota), реже базидиомицетами (Basidiomycota) или дейтеромицетами (Deuteromycota). Водорослевый компонент или фотобионт (фикобионт) представлен эукариотическими зелеными водорослями или прокариотическими цианобактериями, либо теми и другим сразу (Ahmadjan, 1993; Бязров, 2005). Фотобионт является источником углеводов, которые образуются в результате фотосинтеза, а микобионт – воды и минеральных веществ (Ahmadjian, 1993). Симбиотическая природа лишайников обеспечила их способность жить в неблагоприятных и суровых условиях на Земле. Лишайники занимают широкий диапазон сред обитания – от подверженных действию приливов скалистых берегов до высоких горных хребтов, от жарких мест до холодных полярных областей. Они встречаются на многих океанических островах (Galloway, 2007). Взятые вместе они покрывают приблизительно 6% поверхности земли (Ahmadjian, 1993; Purvis, Pawlik-Skowronska, 2008). В борьбе за выживание в 9 чрезвычайных условиях у лишайников развились эффективные механизмы поглощения питательных веществ из атмосферы вместе с дождём, туманами, росами (Ahmadjian, 1993). Отсутствие у лишайников такого физического барьера как кутикула сделало этот процесс автономным, вне их контроля. Однако уникальная способность лишайников быстро впитывать в начале дождя первые, самые концентрированные осадки, полезная в условиях дефицита питательных веществ, стала губительной для них в условиях загрязнения атмосферы (Barkman, 1958). Ранние стадии развития промышленности в XVIII в. в Европе ознаменовались проявлением первых признаков загрязнения воздуха, главным образом, от использования угля. Первым новаторское наблюдение относительно воздействия загрязнения на лишайники сделал философ, ботаник и натуралист E. Darwin (дедушка Charles Darwin) приблизительно в 1790 г. Он констатировал исчезновение лишайников из областей с загрязненным воздухом – около медных заводов в Уэльсе (Hawksworth, 2002; Nimis, Purvis, 2002). В последствие обширное горение ископаемого топлива (включая уголь), его транспортировка, индустриальная эмиссия ухудшили проблему (Sloof, 1995). Отрасли промышленности были сосредоточены главным образом в городах, поэтому загрязнение воздуха в них достигло очень высоких уровней. Повсеместно натуралисты начали замечать исчезновение лишайников из областей, где был загрязненный воздух. В 1859 г. L.H. Grindon в своей работе «Флора Манчестера» отмечал, что число видов лишайников «…значительно сократилось в последние годы из-за вырубки старых лесов и притока фабричного дыма» (Grindon, 1859; Richardson, 1992). В 1866 г. финский лихенолог W. Nylander составил список эпифитных лишайников на стволах каштанов Люксембургского Сада в Париже, а 30 лет спустя Л'Абб на том же месте уже не нашел лишайников (Andrzej et al., 2007; Purvis, 2000). Nylander теперь считают первым, кто признал влияние атмосферного загрязнения на рост лишайников (Hawksworth, 1971). Его 10 исследования положили начало новой области – использование лишайников для идентификации загрязнения и определения чистоты воздуха. К началу XX в. исчезновение лишайников в черте городов Великобритании и Германии констатировали уже многие зарубежные лихенологи (Андерсон, Трешоу, 1988). Изучение лихенофлор таких крупных городов как Мюнхен, Цюрих, Хельсинки, Лондон, Нью–Йорк, Париж, выявило ряд общих закономерностей (Hawksworth, 1971). Чем больше индустриализован город, тем меньше встречается в его границах видов, меньше площадь покрытия лишайников на стволах деревьев и других субстратах, ниже жизненность видов лишайников (Солдатенкова, 1977). Исследования видового разнообразия лишайников урбанизированных территорий позволили Р. Sernader в 1926 г. осуществить зонирование территории. Он предложил выделять три зоны: 1) «лишайниковая пустыня» – центр города с сильно загрязненным воздухом и фабричные районы, где лишайники совсем отсутствуют; 2) «зона борьбы» – часть города со средней загрязненностью воздуха с бедной флорой лишайников, а виды с пониженной жизнеспособностью; 3) «зона нормы» – периферийные районы города, где встречаются многие виды лишайников. Позднее аналогичные зоны стали устанавливать во многих других городах мира и подобное зонирование встречается в современных работах. E.W. Jones (1952) был первым, кто сравнил распределение эпифитных лишайников в Англии в зависимости от известных концентраций поллютантов в воздухе (Hawksworth, 1971). Однако, исследователь сосредоточился преимущественно на дыме, а не на диоксиде серы (SO2). Работы, посвященные изучению особенностей распределения эпифитных лишайников в зависимости от концентрации SO2 в воздухе стали регулярно появляться в 70-х г. XX в. (Rose, Hawksworth, 1981; Richardson, 1992; Van Haluwyn, Van Herk, 2002). Полученные данные стали наносить на карты (Falla et al., 2000). В последствие, с увеличением научных знаний, было показано, что лишайники чувствительны не только к SO2, но и к другим воздушным поллютантам, таким как сельскохозяйственные химикаты, фториды, тяжелые металлы, оксиды азота (NOx), озон (Purvis, 2000; 11 Richardson, 1992). Однако все упомянутые выше исследования главным образом были сосредоточены на качественных аспектах лишайниковых сообществ. На основе детализованных описательных списков лишайников, которые использовали для качественной оценки состояния атмосферы, развился количественный метод, обеспечивающий более подробную информацию о степени загрязнения воздуха (Hawksworth, 2002). Начиная с 60-х гг. XX в., на основе данных видового состава, частоты встречаемости, значение проективных покрытий лишайников были предложены различные синтетические индексы, которые обсуждены в данной работе более подробно в разделе 1.1.2.2. С разработкой современных аналитических приборов, ученым удалось получать данные о типе и концентрациях экотоксикантов в лишайниках. Эти физико–химические методы, приборы, методы обработки открыли новый этап в оценке уровня атмосферного загрязнения, с использованием лишайников (Bargagli, Nimis, 2002; Mikhailova, 2002; Rusu, 2002), некоторые из них представлены в разделе 1.2. 1.1.1.1. История лихеноиндикационных исследований в России Долгое время в России исследовaния о влиянии городских условий нa лишaйники были единичны, фрaгментaрны и впервые стaли появляться в нaчaле XX в. Нaпример, В.Н. Любименко отмечaл, что кустистый вид лишaйникa Cetraria islandica (L.) Ach. можно нaйти только в 20–30 верстaх от г. Сaнкт– Петербург (Любименко, 1919). В.П. Сaвич (1923) отмечaл « … из-зa пыли и копоти в черте столичного фaбричного городa чрезвычaйно трудно встретить лишaйники. Но из-зa упaдкa городской и фaбричной жизни в период с 1918 по1923 гг. в Сaнкт-Петербурге они вновь стaли появляться в незнaчительном числе видов». Основное внимание русских ученых было сосредоточено на проведение лихенофлористических исследованиям в Европейской России вплоть до середины XX в. (Еленкин, 1906, 1907, 1911; Крейер, 1913; Томин, 1918, 1937, 1956; Окснер, 1944, 1946, 1948, 1956; Савич, 1950; Макаревич 1963а, б; Голубкова, 1959, 1965, 12 1966). В это период был выявлен видовой состав лихенофлор крупных регионов Средней и Северо–Западной России, Севера Европейской России, Украины, Крыма и других территорий. Разработаны основы лихенофлористического анализа. Выявлена специфика таксономической структуры, биоморфологических спектров, спектров географических элементов лихенофлор. Предложена система географических элементов, позволяющая делать флорогенетический анализ (Голубкова, 1966). Систематизация имеющейся лихенофлористической информации была продолжена при подготовке к изданию «Определителя лишайников СССР» (1971–1978), который впоследствии стал выходить под названием «Определитель лишайников России» (1996–2004). В 60–х гг. XX в. в русскоязычной литературе стали появляться публикации, посвященные лишайникам урбоэкосистем (Пауков, 2001). Обозначился интерес к оценке степени устойчивости видов к загрязнению атмосферы и объединению видов в группы по этому признаку (Инсарова, Инсаров, 1989). Установлена различная чувствительность к загрязнению воздуха у разных видов лишайников. Одни виды растут только в естественных, не тронутых хозяйственной деятельностью ландшафтах, другие переносят умеренное влияние цивилизации, сохраняясь в небольших поселках, селах, а третьи способны расти и в крупных городах, по крайне мере на их окраинах (Трасс, 1977а). При повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, т.к. имеют наибольшую по отношению к массе площадь таллома, наименьший контакт с субстратом, низкую буферность среды. Затем выпадают листоватые и последними накипные лишайники, слоевище которых зачастую погружается в субстрат, имеет наибольший контакт с субстратом, высокую буферность и сравнительно хорошее снабжение питательными веществами (Солдатенкова, 1977; Нильсон, 1986; Пчелкин, 1999; Лавриненко, 2002). Индексный метод количественной оценки степени загрязнения воздуха нашел свое отражение в работах эстонского лихенолога Х.Х. Трасса (1968, 1971, 1985), а также Л.Г. Бязрова (1998а, б, в, 1999). Особого внимания заслуживает направление исследований лихенофлор селитебных территорий (Закутнова, 1988; Бязров, 1992, 1994; Данякина, 1996а, б; 13 Катенина, 1996, 1997, 1999, 2002; Малышева, 1996а, б; 1998, 2001а; 2003; Катаускайте, 1998; Фадеева (Поташова), 1999; Пауков 2001; Шустов, 2001, 2003а, б; Кузнецов, Гимельбрант, 2002; Мучник, 2003). Таксономическая структура урболихенофлор, их биоморфологические спектры и спектры групп разной степени устойчивости к атмосферному загрязнению – предметы специальных изучений. Подобные исследования имеют сложности. Выявление основных тенденций изменения разных характеристик и параметров флор невозможно без полных данных по флорам природных комплексов, на территории которых размещены крупные промышленные центры. Несмотря на большое количество работ по лихенофлорам Европейской России, в целом ее территория изучена очень неравномерно (Мучник, 2003). Требуется интенсификация исследований природных лихенофлор с учетом современных таксономических ревизий и обзоров. Кроме того, актуален поиск показателей и характеристик, дающих возможность оценить урбанизированных степень районах, деградации эпифитных выявить параметры, лишайников в количественно характеризующие уровень атмосферного загрязнения и общую экологическую ситуацию в районах. В этой связи исследований по лихенофлорам урбанизированных территорий значительно меньше, чем работ, посвященных изучению изменений на организменном уровне, происходящих в строении и жизненных функциях лишайников. Последние исследования стали проводится в России в 70–90–х гг. XX в. Особо следует отметить специальные исследования по физиологии, морфологии и онтогенеза лишайников (Вайнштейн, 1972, 1973, 1996; Отнюкова, 1997, 1998, 2001; Суетина, 2001; Шапиро 1991б; 1996), которые рассмотрены в разделе 1.1.3. 1.1.2. Качественные и количественные особенности лихенофлор, характеризующие состояние атмосферы 1.1.2.1. Видовой состав лишайников При исследовaнии лишaйников урбaнизировaнных территорий используют рaзные покaзaтели, в первую очередь изменение видового состaвa лишaйников. 14 Обеднение видового состaвa лишaйников хaрaктерный признaк ухудшения экологических условий. Дaнный пaрaметр, имеющий индикaционное знaчение хорошо изучен нa основе результaтов грaдиентных исследовaний, a тaкже историческом aспекте (Сaксонов, 2001). в Сокрaщение видового богaтствa во времени констaтировaли многие исследовaтели. Нaпример, Н.В. Мaлышевa (1996б) при исследовaнии Стaро-Петергофского пaркa Биологического институтa Сaнкт-Петербургского университетa в 1991 г. обнaружилa 44 видa эпифитных лишaйникa, тогдa, кaк в 1926 г. их было 84. Уменьшение числa видов вдоль грaдиентa источник зaгрязнения – фон описaно во многих клaссических рaботaх по лихеноиндикaции. В России уменьшение числa видов лишaйников, обитaющих в рaйонaх с рaзной степенью зaгрязнения, отмечaли Н.В. Мaлышевa (1995, 2001в, 2003), А.Г. Пауков (2001), Е.Э. Мучник (2003), Л.Г. Бязров (2002; 2005), А.Ф. Уразбахтина и др. (2003а, б). Например, Н.В. Малышева (2001в) отмечала, что наибольшее число видов в Санкт-Петербурге встречается у станций метро вблизи крупных парков, на окраинах города; наименьшее – у метро в центре города, вдоль перегруженных транспортных магистралей. В центральной части г. Санкт-Петербург обычно произрастает не более 1–2 видов, тогда как на окраине в лесопарках встречается до 68 видов (Малышева, 2003). А.Г. Пауков (2001) при составлении карт, отражающих общее количество видов лишайников в квадрате для березы и сосны, отмечал, что в центральной части г. Екатеринбург видовой состав лишайников наиболее низкий – от 1 до 4 лишайников в квадрате, в лесопарковой зоне – от 7 до 15. Причины изменения видового состaвa лишaйников – это кислотное или щелочное зaгрязнение. Нaпример, обеднение лихенофлоры в центрaльных нaиболее зaгрязненных рaйонaх Стокгольмa явилось следствием увеличения роли кислотного зaгрязнения (Skye, 1968; Staxäng, 1969; Grogzinska, 1971). Кислотные осaдки чaсто понижaют величину pH субстрaтa, что в свою очередь определяет хaрaктер рaспрострaнения и состaв лишaйников (Мaртин, 1984). Нaпример, в пaрке Кaдриорг, в связи с повышением кислотности коры деревьев, произошел 15 переход группировок, группировки, состоящих состоящие из из нейтрофитов aцидофитов (Нильсон, и субнейтрофитов 1989). в Группировки эпифитных лишaйников нa сосне обыкновенной, в природных условиях, состоят из aцидофитов, в условиях пылевого зaгрязнения внедряются субнейтрофиты и нейтрофиты. В условиях нaиболее сильного пылевого зaгрязнения эпифитные лишaйниковые группировки нa сосне состоят полностью из нейтрофитов, бaзифитов (кaльцефитов). О сильной aнтропогенной нaгрузке, связaнной с рекреaцией может говорить 20 % нейтрофилов от всех выявленных видов (Мaлышевa, 2001б). Являясь биологическими зaгрязнителями, по отношению к aборигенной флоре, эти виды окaзывaют негaтивное воздействие нa филогенез, филоценогенез и биотогенез (Сaксонов, 2001). В условиях сложного aтмосферного зaгрязнения с преоблaдaнием щелочной пыли могут возникaть кaчественно новые эпифитные лишaйниковые синузии, которые нередко хaрaктеризуются повышением количествa видов по срaвнению с природными (Мaртин, 1984). Однaко повышение видового рaзнообрaзия, нельзя считaть признaком высокой стaбильности, a нaоборот это переходное явление, т.к. в экосистеме продолжaется нaкопление зaгрязнителей, исключaющих возможность устaновление стaбильности сообществ (Мучник, 2003). Это связaно с тем, что влияние щелочного зaгрязнения носит двоякий хaрaктер (Нильсон, Мaртин, 1984). С одной стороны, кaк при всяком зaгрязнении, нaблюдaется повреждaющее действие щелочных веществ (известковaя и цементнaя пыль, золы, пыли удобрений, aммиaк и т.д.): обильное осaждение пыли нa лишaйникaх вблизи источникa зaгрязнения прегрaждaет проникновение светa к фотосинтезирующим пигментaм и препятствует нормaльному гaзообмену. С другой стороны, положительное влияние щелочных веществ, особенно нa фоне кислого зaгрязнения может изменить свойствa субстрaтa, чaстично нейтрaлизовaть действия кислых зaгрязнителей (Мaртин, Энсaaр, 1983). Под влиянием щелочного зaгрязнения нaблюдaется повышение pH кaк субстрaтов (коры деревьев), тaк и сaмих лишaйников. Повышение pH субстрaтов лишaйников имеет косвенный удобрительный эффект в том случaе, если в зaгрязнителе нет питaтельных 16 веществ, необходимых для лишaйников. При pH субстрaтов близкой к нейтрaльной, соединения фосфорa, aзотa и другие питaтельные веществa переходят в более усвояемую форму (Gilbert, 1976). Если зaгрязнитель содержит aзот, нaблюдaется прямой эффект удобрения – повышaется количество фикобионтa и количество хлорофиллa, a тaкже соотношение хлорофиллa a/b. Это противоположнaя кaртинa влиянию SO2, но хорошо, когдa влияние зaгрязнителя не сильное, поскольку если оно сильное, то нaрушaется бaлaнс симбионтов в пользу фикобионтa и лишaйник погибaет. Тaк, выпaдение нитрaтов в Зaпaдной Европе сильно увеличили их поступление в природные экосистемы, что стaло причиной обеднения лихенофлоры рядa регионов, нaпример в Нидерлaндaх (van der Eerden et al., 1998; van Dobben, ter Braak, 1999) Нейтрофиллы могут использовaть без вредa более высокие концентрaции aзотa, чем виды более кислого субстрaтa (Kauppi, 1980). Щелочнaя пыль, осaждaясь нa лишaйникaх и aдсорбируясь в них, может непосредственно нейтрaлизовaть рaстворы SO2. Зaгрязнения соединениями фторa зaтеняют воздействие SO2. Gilbert (1976) отмечaл, что влияние щелочной пыли нa лишaйники вырaжaется: а) в зaмене aцидофильных сообществ богaтой видaми федерaции Xanthoria; б) переходом эпилитных видов нa кору деревьев; в) обогaщением эпифитной лихенофлоры умерено зaгрязненных рaйонов. Теснaя связь между свойствaми коры и эпифитными лишaйникaми позволяет через детaльное изучение рaспрострaнения отдельных видов лишaйников в пределaх городов, промышленных центров и вокруг них срaвнительно быстро и точно устaновить рaспрострaнение зaгрязнения и преоблaдaние кислых и щелочных компонентов. Покaзaтель изменения видового состaвa от фоновых условий к условиям сильного зaгрязнения не всегдa информaтивен. Увеличение числa видов лишaйников в условиях сильного зaгрязнения не всегдa обусловлено снижением степени зaгрязнения в связи со спaдом промышленной деятельности. В этой связи использовaние покaзaтеля встречaемости лишaйников урбaнизировaнных видов территорий 17 при изучении эпифитных предстaвляется нaиболее репрезентaтивным. Aнaлизируя список нaиболее обычных, чaсто встречaющихся видов, можно дaть некоторую общую оценку уровня aнтропогенной трaнсформaции лихенофлоры (Мучник, 2003). Для этого состaвляют списки видов слaбоокультуренных местообитaний (Bryoria implexa (Hoffm.) Brodo & D. Hawksw., Hypogymnia tubulosa (Schaer.) Hav., Lecanora symmicta (Ach.) Ach., Evernia prunastri (L.) Ach., умеренно окультуренных (Hypogymnia physodes (L.) Nyl., Xanthoria fallax (Hepp) Arnold), знaчительно окультуренных (Parmelia sulcata Taylor, Physcia dubia (Hoffm.) Lettau, Xanthoria polycarpa (Hoffm.) Th. Fr. ex Rieber и сильно окультуренных (Lepraria incana (L.) Ach.), по которым судят об aнтропогенном влиянии (Мaлышевa, 1997, 2002). Если в спискaх встречaются лишaйники, типичные для лесных местообитaний (нaпример, Bryoria nadvornikiana (Gyeln.) Brodo & D. Hawksw., Cetraria chlorophylla (Willd.) Vain., Hypogymnia tubulosa, Platismatia glauca (L.) W. L. Culb. & C. F. Culb., Ramalina fraxinea (L.) Ach. и т.д.) то это говорит о достaточно блaгоприятной экологической обстaновке (Мaлышевa, 1999). А.Г. Пауков (2001) предлагает выделять следующие группы устойчивости лишайников, называя их толерантные (Caloplaca holocarpa (Hoffm. ex Ach.) A. E. Wade, Parmelia sulcata, Physcia dubia, Physcia stellaris (L.) Nyl., Candelariella vitellina (Hoffm.) Müll. Arg., Phaeophyscia orbicularis (Neck.) Moberg), умеренно толерантные (Hypogymnia physodes, Physcia adscendens (Fr.) H. Oliver, Xanthoria parietina (L.) Th. Fr.), умеренно чувствительные (Melanohalea olivacea (L.) O.Blanco & al., Physcia aipolia (Ehrh. ex Humb.) Fürnr., Usnea subfloridana Stirt., Vulpicida pinastri (Scop.) J.-E. Mattsson & M. J. Lai и чувствительные (Bryoria fuscescens (Gyeln.) Brodo & D. Hawksw., Melanohalea exasperatula (Nyl.) O.Blanco & al.). Е.Ю. Кулябина (2003) к чувствительным лишайникам относит – Bryoria implexa (Hoffm.) Brodo & D. Hawksw.; умеренно чувствительным – Usnea subfloridana, Evernia mesomorpha, Ramalina pollinaria (Westr.) Ach.; умеренно устойчивым – Usnea hirta (L.) Weber ex F.H. Wigg., Pseudevernia furfuracea (L.) Zopf, Evernia prunastri; устойчивым – Hypogymnia physodes. Анализ списков встречаемости видов является наиболее сложным процессом, поскольку в каждом регионе эти списки не всегда полны и нередко отличаются. По мере возрастания уровня антропогенного воздействия, 18 оказываемого на территорию и, как следствие увеличение степени ее трансформации, частота встречаемости эпифитных лишайников определятся еще и степенью чувствительности вида. В этой связи Е.Ю. Кулябиной (2003) была предложена следующая схема из 3 вариантов: 1 – значение частоты встречаемости вида существенно не изменяется, лежит в пределах границ определенного для него «оптимума»; 2 – значения частоты встречаемости вида уменьшаются, лежат ниже левой границы «оптимума»; такую категорию частот обозначила «редко»; 3 – значения частоты встречаемости вида лежат выше правой границы «оптимума», такую категорию частот назвали «часто». Первый вариант реализуется при относительной устойчивости вида к атмосферному загрязнению при данной степени антропогенной трансформации территории; второй вариант реализуется – если вид является чувствительным к атмосферному загрязнению при данной степени антропогенной трансформации территории; третий вариант реализуется – в случае устойчивости вида к возрастающему уровню загрязнения атмосферного воздуха, повышается его конкурентоспособность по отношению к чувствительным видам, появляется возможность заселения освобожденных экотопов. Таксономический анализ лишайников может показывать тенденции обеднения урболихенофлор, которые легко прослеживаются во всех городах – сокращение количества семейств, родов и видов (Мучник, 2003; Мейсурова, Дементьева, 2004). Можно выделить ряд общих закономерностей: во-первых, с повышением степени загрязнения наблюдается повышение доли ведущих семейств, что свидетельствует об усилении экстремальности условий для произрастания (Малышева, 2003). Во–вторых, повышается доля (часто с повышением ранга) в спектрах городских лихенофлор семейств Physciaceae, Teloschistaceae, Lecanoraceae, Parmeliaceae (Пауков 2001; Мучник, 2003; Скачко 2003; Малышева, 2003). Наблюдается термоксерофитизации лихенофлоры. Например, определенная тенденция Е.Ю Скачко (2003) была отмечена ксерофитизация эпифитной лихенофлоры в г. Барнауле: доля мезофитов снижается с 72,3 % в окрестностях города до 50 % в парках; возрастает доля эвритопных лишайников – с 16 % в окрестностях до 30 % в парках города. 19 Ведущими семействами в лихенофлоре г. Барнаула являются Physciaceae (8 видов, или 36,8 %) и Teloschistaceae (6 видов, или 26,1 %). Ведущие рода – Physcia (5 видов, 21,7 %), Xanthoria (4 вида, 17,4 %), Lecanora (3 вида, 13 %) (Скачко, 2003). В г. Екатеринбурге – ядро эпифитной лихенофлоры составляют семейства – Parmeliaceae, Physciaceae, Lecanoraceae, Teloschistaceae (13, 11, 8 и 4 вида соответственно). Ведущими родами в составе эпифитной лихенофлоры г. Екатеринбурга являются Lecanora (6 видов), Physcia (5 видов) (Пауков 2001). Лишайники рода Lecanora (14) наиболее представлены и во флоре мегаполиса Санкт-Петербурга, а также малых городов России (Заволжск, Плес, Фурманов, Юрьевец и т.д.) (Малышева, 2003). Показатель систематического многообразия, представляющий собой среднее число видов в роде, имеет всегда низкое значение в центре города, по сравнению с периферийными участками. Особенностью биоморфологического спектра эпифитных лишайников городов является снижение доли кустистых форм. Например, в загородных парках Санкт-Петербурга, среди найденных видов преобладают листоватые и накипные формы, меньше всего кустистых (Малышева, 1999, 2001а, б, 2002, 2003). При анализе чувствительности различных жизненных форм лишайников к антропогенному воздействию выяснилось, что за прошедшие 72 года флора окрестностей Санкт-Петербурга (станции Ольгино, Лахта, Горская) потеряла 20 % кустистых, 18 % накипных и 5 % листоватых лишайников (Малышева, 1996а). Среди впервые найденных на этой территории видов 15 % накипных, 14 % листоватых и 4 % кустистых. Таким образом, наиболее чувствительными оказались также кустистые лишайники. Анализ спектра географических элементов Н.В. Малышевой (1996а, 1999; Малышева, 2003), показывает уменьшение роли бореальных видов и тенденцию незначительного увеличения роли неморальных лишайников при резком возрастании мультизональных видов, многие из которых нитрофилы. То есть, происходит «размывание» зональности: «бореализация» неморальных и «неморализация» бореальных эпифитных урболихенофлор (Мучник, 2003). Наблюдается общее упрощение спектров геоэлементов и повышение доли 20 неспецифичных мультизональных видов – свидетельство тенденций обеднения и вульгаризации (Мучник, 2003). В условиях атмосферного загрязнения происходят изменения в возрастных структурах популяций лишайника Hypogymnia physodes (Михайлова, Воробейчик, 1999). При увеличении загрязнения частотные распределения массы и длины талломов сдвигаются в сторону особей меньших размеров. При переходе от фоновой к импактной зоне происходит смещение спектра возрастных состояний, которые выделены по количеству и степени развития соралей от высоко фертильных к минимально фертильным и стерильным особям. Такие изменения в возрастной структуре популяций связаны с задержкой развития особей прегенеративного периода в условиях загрязнения воздуха. Таким образом, основными тенденциями трансформации лишайников урбанизированных территорий являются: 1) уменьшение уровня видового богатства и таксономического разнообразия по мере промышленного освоения территории; 2) изменение видового состава лишайников, частоты встречаемости видов; 3) снижения уровня жизненности чувствительных к загрязнению видов лишайников; 4) снижение доли кустистых форм, упрощение спектров геоэлементов, уменьшение размеров. 1.1.2.2. Синтетические индексы Изучение структуры эпифитных лишайников, изменений в обилии и общем числе видов лишайников вдоль градиента от источника загрязнения положило начало количественным методам оценки аэротехногенного загрязнения воздуха. На сегодняшний день, это одно из перспективных и наиболее разработанное направление в лихеноиндикациив, которое позволяет достоверно и без больших затрат определять степень загрязнения воздуха (Gilbert, 1973; Le Blanc, Rao, 1975; Мартин, 1982; Galun et al., 1984; Горшков, 1990; Шапиро, 1991а; Малышева, 1998; Лавриненко, 2002). 21 В настоящее время существует внушительное число синтетических индексов. Индекс представляет собой некое число, результирующее посредством математической формулы формализованные параметры лишайников (число видов, покрытие, встречаемость, ассоциированность с другими видами и т.д.) для конкретного места. Абсолютная величина этого индекса и отражает степень загрязнения/чистоты участка. Значения индекса можно наносить на карту и проводить деление территории по степени загрязнения. Некоторые синтетические индексы приведены ниже. В 1964 г. учеными Leblanc и De Sloover был предложен первый синтетический индекс, который известен под названием индекс чистоты атмосферного воздуха De Sloover–Leblanc (I.A.P.) (Le Blanc, De Sloover, 1970; Gombert al., 2004). Первоначально его рассчитывали по формуле: , где (1) n – число видов лишайников;, Q – токситолерантность каждого вида лишайников; f – значения частоты проективного покрытия. Однако данный индекс имел недостатки. Признав субъективный характер расчета величины I.A.P. исследователи предприняли попытку сделать его более объективным (Case, 1984). Позже, в 1970, появилась новая усовершенствованная формула для расчета I.A.P как сумма произведений встречаемости и экологического индекса, отражающего чувствительность к загрязнению воздуха каждого из составляющих группировку видов (De Sloover, Le Blanc, 1968; Le Blanc, De Sloover, 1970; Gombert al., 2004) 1 I . A.P. n Q f 10 , (2) где Q – экологический индекс (среднее число видов, с которыми данный вид встречается на изученных квадратах); n – общее число видов; f – значения частоты проективного покрытия. Величина f определяется по упрощенной 5–балльной комбинированной шкале: 1 балл – вид встречается очень редко и с очень низким покрытием; 22 2 балла – вид встречается редко и с низким покрытием; 3 балла – вид встречается редко и со средним покрытием на некоторых деревьях; 4 балла – вид имеет высокую встречаемость или высокую степень покрытия на некоторых деревьях; 5 баллов– вид имеет очень высокую встречаемость и покрытие на большинстве деревьев. I.A.P. имеет низкие знaчения в зaгрязненных и, более высокие – в периферийных по отношению к источникaм зaгрязнения рaйонaх с относительно чистым воздухом. Применение I.A.P. проводили при обследовaнии территории г. Монреaля (Le Blanc, De Sloover, 1970), около г. Сaдбери в Онтaрио (Кaнaдa) (LeBlanc et al., 1972), Виннипеге (Мaнитобa) (Stringer, Stringer, 1974), штaте Aйдaхо (СШA) (Hoffman, 1974), в Прибaйкaлье (Трaсс и др., 1988), г. СaнктПетербург (Россия) (Мaлышевa, 2003). Следует упомянуть крупномaсштaбный проект в Швейцaрии с использовaнием I.A.P., в 80–х г. XX в. В проекте было предложено более двaдцaти усовершенствовaнных модификaций I.A.P., чaсть которых воспроизведена ниже (Kricke, Loppi, 2002; Бязров, 2002; Kularatne, 2012): I.A.P. Q C, I.A.P. C F , (7) QC F , V C CF I.A.P. , (8) V S I.A.P. F , (10) I.A.P. Q C, I.A.P. Q, (12) I.A.P. 1 , V (13) I.A.P. F , (15) V Q F I.A.P. . (18) V S I.A.P. F , S (16) I.A.P. 1 , (14) S F I.A.P. , (17) V S I.A.P. C, I.A.P. (3) (6) QC , V S (9) I.A.P. Q C F , (4) I.A.P. (5) (11) Где F – показатель частоты встречаемости представителя каждого вида на дереве, С – показатель его покрытия, V – оценка его жизненности, S – показатель его поврежденности, Q – его токситолерантность, определяемая средним числом сопутствующих ему видов лишайников на всех деревьях обследуемой площади; чем меньше величина Q, тем более устойчив вид к загрязнению (Herzig, Urech, 23 1991). Причем значения токситолерантности вида можно использовать лишь применительно к изучаемой территории и для сравнения только с другими встреченными здесь видами, поскольку в другом регионе величина, характеризующая токситолерантность этого вида, может быть иной. В 1968 г. эстонским ученым для оценки уровня загрязнения воздуха был предложен индекс полеотолерантности Трасса (I.P.). I.P. – это взвешенное арифметическое среднее степеней полеотолерантности вида, составляющих изучаемые группировки лишайников (Трасс, 1968, 1971, 1985): n I .P i 1 ai Ci , Cn (19) где n – число видов; СI – ранговая величина покрытия вида (в баллах); Сn – степень общего покрытия видов (в баллах); aI – степень толерантности вида лишайника к городской среде (эмпирическая величина, определяется экспертными оценками данных о произрастании представителей видов в городских районах с известным уровнем загрязнения). При вычислении I.P. используется 10–балльная шкала покрытия видов эпифитных лишайников. Величина I.P. может меняться от 0 до 10. Высокие значения I.P. свидетельствуют о высокой загрязненности воздуха. I.P. широко использовался в г. Казани (Голубкова, Малышева, 1978), Эстонии (Martin, Martin, 1974; Лиив, Мартин, 1977; Мартин, 1978; Лиив, 1984, 1988), городах Грозный (Закутнова, 1988), Твери (Уразбахтина, Быстрова, 2000; Уразбахтина и др., 2000; Дементьева, Уразбахтина, 2003; Уразбахтина, Катаскайте, 2003; Уразбахтина, Дементьева, 2003; Мейсурова, 2012а), Красноярске (Крючкова, 2006), Нижегородской области (Гелашвили и др., 2005), на Кольском полуострове (Абдалаева, 1981), в Прибайкалье (Трасс и др., 1988), на Дальнем Востоке (Родникова и др., 1998) и в ряде других местностей. Однако в целом величины I.P. и I.A.P. имеют недостатки (Martin, Martin, 1974; Deruelle, 1978; Трасс, 1987; Трасс и др., 1988). Они содержат переменные, которые определяются субъективно: степень толерантности к городской среде у I.P., степень встречаемости – покрытие вида в случае I.A.P. Величина I.A.P. 24 зависит от числа видов, но бедный видовой состав лишайников не всегда может быть следствием загрязнения воздуха, а определяться особенностями экологии. Для выделения изотоксичных частей обследуемой территории в Германии применили показатель степени качества воздуха, или LGW (Luftgütewerte) (Бязров, 2002). Эта средняя величина сумм встречаемости лишайников на картируемых деревьях растрового квадрата, которая представляет собой статистическую оценку фактических соотношений между слоевищами на измеренной поверхности. Точность оценки зависит от стандартного отклонения результатов и лучше всего описывается данными доверительного интервала. Доверительный интервал показывает, в пределах каких границ усредненные значения LGW соответствуют фактически величинам с заданной статистической вероятностью (обычно рекомендуется 95 %). Для вычисления применяется следующая формула (VDI, 1995). F ij , j n j (19) где i – номер отдельного дерева на обследованной площади (квадрат), j – номер обследованной площади (квадрата), Fij – сумма встречаемости видов лишайников на дереве i в квадрате j, nj –число обследованных деревьев на площади j. Л.Г. Бязровым (1998а, б, в 1999) эпифитных лишайников ИРЭЛ (IDEL). был разработан индекс развития Все имеющиеся характеристики лихенобиоты (видовой состав, встречаемость, покрытие и т.д.) преобразованы в оценочную картосхему качества воздуха территории. В отличие от предыдущих, индекс учитывает экологическую неравноценность территории. Чем выше значения ИРЭЛ (IDEL), тем более благоприятна экологическая ситуация на участке. 1 ИРЭЛ ( IDEL ) K ( F f s ) , j j j n (20) где n – число видов эпифитных видов лишайников в квадрате; Fj – оценка распространения вида j на всей обследованной территории; fj – оценка степени 25 распространения вида j в пределах территории конкретного квадрата; sj – оценка степени надежности обнаружения представителей вида на стволах деревьев в пределах территории того же квадрата; K – коэффициент, показатель экологических особенностей территории в пределах квадрата. Существует еще один синтетический индекс, который в нашей стране не использовался. Это индекс относительной пышности–плотности (Skorepa, 1976). L.D L D 10 , N (21) где L.D – степень пышности–плотности для вида ι; Lt – значение относительной пышности по 5–бальной шкале для вида ι; Dt – значение относительной пышности по 5–бальной шкале для вида ι; N – число изученных квадратов Авторы индекса L.D предлагают его определять одновременно с пуском конкретного промышленного объекта, когда число видов еще не начало сокращаться, при этом обнаруживается уменьшение жизнеспособности и покрытия отдельных видов лишайников, но его применение не всегда возможно. Среди многочисленных методов трудно выделить какой-то один в той или иной ситуации. Многие авторы даже считают, что индексный метод сравнительно трудоемок и информация, полученная с помощью индексных методов, ничем существенно не отличается от информации, полученной на основе данных о распространении индикаторных видов лишайников в данной местности (Жидков, 1994, 1995). Однако при выборе метода лучше исходить из просты и обеспечения высокой степени точности в конкретном исследовании (Бязров, 2002). 1.1.3. Дополнительные источники информации о лишайниках В лихеноиндикационных исследованиях может быть использована дополнительная информация о лишайниках разного уровня. Это связано с тем, что под воздействием токсичных веществ (диоксида серы, оксидов азота, тяжелых металлов, озона, органических оксидантов и др.) могут происходить изменения 26 биохимического состава, физиологических процессов, анатомических и морфологических признаков. 1.1.3.1. Морфологические и анатомические признаки Изучение морфологического состояния лишайников, таких как уменьшение размеров, деформация и уродства слоевищ как это было показано в экспериментальных (Scott, Hatchinson, 1989, 1990) и полевых работах (Scott, Hatchinson, 1989; Отнюкова, 1997, 1998), являются первыми визуально различимыми признаками, которые свидетельствуют о воздействии на лишайники загрязняющих веществ. При изменении состава воздуха у эпифитных видов лишайников наблюдается уменьшение размеров слоевища, количества и диаметра апотециев, связи с субстратом (Суетина, 2001), наблюдается тенденция изменения размеров спор, изменение окраски, некроз, меняется характер поверхности (бугорчатость), характера ветвления (Малышева, 1995, 1996а, 2003). Г.А. Пауков (2001) в городских условиях отмечал уменьшение размеров таллома у толерантного вида Parmelia sulcata и умеренно толерантного Hypogymnia physodes в 3–4 раза соответственно. При высокой концентрации сернистого ангидрида колонии Parmelia sulcata и Xanthoria parietina приобретают специфическое очертание полумесяца, потому что центральная часть их слоевищ отстает от субстрата и выпадает, хотя края лопастей скорости ростa не снижaют (Шaпиро, 1991б). Т.Н. Отнюковa (1996, 2001) устaновилa, что морфологическое состояние некоторых видов лишaйников зaвисит от местa их произрaстaния нa дереве: в нижней открытой внекроновой чaсти стволa, в средней густо кроновой или в верхней редкокроновой. В нижней внекроновой чaсти стволa лишaйники в нaименьшей степени повреждены и изменены или совсем не изменены по срaвнению с этими видaми, произрaстaющими нa стволе вверху и в кроне деревьев. Изменение морфологического состояния лишaйников вырaжaется в уменьшении рaзмеров, a тaкже в рaзличных aномaлиях ростa. У некоторых кустистых лишaйников можно обнaружить только уменьшение рaзмеров (Usnea longissima Ach., Ramalina thrausta (Ach.) Nyl.), у других видов вместе с 27 уменьшением рaзмеров нaблюдaются уродствa (Usnea dasypoga (Ach.) Röhl., Usnea fragilescens Lynge, Usnea glabrata (Ach.) Vain., Bryoria capillaris (Ach.) Brodo & D. Hawksw., Evernia divaricata (L.) Ach. и др.). Т.Н. Отнюковa (1996, 2001) предложилa схему рaнней индикaции aтмосферного зaгрязнения по состоянию сaмых чувствительных видов. В нaчaльных стaдиях aтмосферного зaгрязнения происходит уменьшение рaзмеров рaстущих слоевищ и исчезновение крупных экземпляров (в результaте опaдa) нa стволе и ветвях. Длительность зaгрязнения способствует тому, что в верхушечной чaсти стволa эти виды уже не поселяются, зaтем они исчезaют из средней чaсти кроны и сохрaняются только в нижней, где редко встречaются, и, нaконец, полностью исчезaют из регионaльной флоры. Дaльнейшую рaннюю индикaцию можно проводить по тем видaм, которые подвержены рaзличным морфологическим уродствaм. Изменения в морфологии лишaйников вырaжaются в рaзличного родa искривлениях и деформaциях слоевищa, дополнительных aдвентивных выростaх и искривлениях, в уменьшении ростa, a тaкже нaличии обожженных и обломaнных с почерневшими кончикaми веточек. Вероятно, некоторые деформaции можно объяснить естественным стaрением слоевищa. Нaпример, в некоторых случaях нa почерневших и деформaционных слоевищaх произрaстaют молодые веточки. Это объяснение приемлемо, если нaблюдaется нормaльный рост веточек, со свойственным дaнному виду типом ветвления. Чaще всего деформaционные слоевищa у рaзных видов выглядят однотипно. Нaпример, у видов родa Usnea P. Browne ex Adans. нaблюдaется однa длиннaя толстaя ветвь слоевищa, густо покрытaя короткими боковыми веточкaми от основaния до верхушки, или другой тип – толстaя голaя веточкa, в месте кaждого очередного дихотомического рaзделения скученно, метловидноветвящиеся, и другое. Укороченный рост слоевищa, нaличие обожженных скрученных и почерневших кончиков веточек, особенно у лишaйников с верхушки деревьев, можно было бы объяснить чрезмерной инсоляцией или суровыми погодными условиями, нaпример, мехaническим повреждением холодного зимнего ветра (Отнюкова, 2001). Тем не менее, литературные данные и результаты исследования Т.Н. Отнюковой (2001) 28 показывают, что решающее влияние на морфологию лишайников оказывает газовый состав воздушных потоков (от конкретного источника загрязнения или глубокого переноса). Согласно исследованиям Г.А. Паукова (2001), анализ генеративного спектра лишайников не подтвердил отмеченную в литературе закономерность увеличения доли вегетативно размножающихся видов при усилении антропогенного воздействия для эпифитов. Автор также отмечает, что виды, которые размножаются соредиями, в городских условиях отличаются по степени развития соралей. Более устойчивые виды имеют большую площадь соралей на слоевище. Под влиянием поллютантов атмосферы изменяется анатомическая структура. Причем, нередко, анатомические и морфологические признаки рассматривают вместе, т.к. нередко их трудно разделить. Слоевище лишайников в условиях города изменяет толщину анатомических слоев. У Parmelia sulcata наблюдается уменьшение толщины верхнего корового слоя, сердцевины и увеличение водорослевой зоны (Пауков, 2001). Альгальный слой этого вида из центральной части города по сравнению с пригородной зоной увеличен в 2 раза, а различия между максимальным и минимальным значением медуллы составляют 30 %. Отношение толщины водорослевого слоя к сердцевине у Parmelia sulcata в условиях города увеличивается. Изменение анатомических слоев у Hypogymnia physodes проявляет сходные тенденции, но наибольшим варьированием характеризуется сердцевина. Дисперсный анализ показал связь анатомической структуры лишайников с загрязнением тяжелыми металлами и ионами нитрата. У Parmelia sulcata при действии загрязнителями наибольшим изменениям подвергается водорослевый слой, у Hypogymnia physodes – сердцевина. В настоящее время существует много методик выделения из таллома зеленых водорослей. Например, метод выделения из таллома зеленых водорослей, основанный на дифференциальном центрифугировании в градиенте плотности сахарозы отработан для нескольких видов лишайников в Ботаническом институте им. В.Л. Комарова (Вайнштейн, Тахтаджян, 1981). Процент поврежденных водорослевых клеток в лишайниковом талломе отражает степень загрязнения в 29 тех или иных местах, где собран лишайник. В зонах сильного загрязнения в водорослевых клетках появляются коричневые пятна феофитина или белые пятна разрушенного хлорофилла. Для оценки состояния водорослевых клеток в лишайниковом талломе может быть использован метод флуоресцентной микроскопии, основанный на флуоресценции хлорофилла в живых клетках (Kauppi, 1980; Вайнштейн, 1996). Здоровые клетки водорослей при освещении коротковолновым светом дают ярко-красное свечение ( волн 656 и 589 нм), за счет возбуждения флуоресценции хлорофилла. Повреждение клеток оказывает изменение флуоресценции хлорофилла: из красной она становится тусклокрасной, оранжевой, бурой и, наконец, зеленовато-голубой. Из-за небольшого количества использования материала, простоты и быстроты в 1976 году флуоресцентный анализ был впервые предложен для практического мониторинга загрязнения. Высокая чувствительность и наглядность флуоресцентной микроскопии сделало ее перспективной для ранней диагностики влияния загрязнения, особенно слабого и кратковременного (Вайнштейн, 1996). Ультраструктурные изменения водорослевых и грибных клеток, увеличение плотности цитоплазмы и разрушение органелл при загрязнении воздуха можно регистрировать с помощью электронной микроскопии (Kauppi, 1980). Например, трансмиссионный электронный микроскоп способен регистрировать такие специфические изменения как деформация тилакоидов и пиреноглобул хлоропластов, набухание, вызываемое дегенерацией митохондрий, необычайное накопление крахмальных зерен и жировых тел, исчезновение ряда типов органелл и мембранных структур, обычно опознаваемых в здоровых клетках (Eversman, Sigal, 1984, 1987; Holopainen, Kauppi, 1989). Причем изменения на уровне ультраструктуры лишайников удалось обнаружить в образцах, собранных на загрязненных территориях, а также после обработки SO2, O3, ПАН (пероксилацетилнитрат). В этой связи разработали классификацию стадий ультраструктурных повреждений по полевым сборам (Holopainen, 1984). У фотобионта они проявляются в изменении формы хлоропластов, вздутий митохондрий, появлении электрон-непроницаемых вакуолярных накоплений, 30 увеличении плотности цитоплазмы, снижении размеров цитоплазматических запасных капель и уменьшении размеров пиреноглобулий. У микобионта вакуоли увеличиваются в размере, и заметны электрон-непроницаемые вакуолярные тела при увеличении загрязнения. В целом, грибы лишайника, вероятно, более толерантны к загрязнению, чем фотобионт (Holopainen, Kärenlampi, 1984). Развитие электрон-непроницаемых вакуолярных тел, как в грибных, так и в водорослевых клетках ассоциируется скорее с наличием азотных загрязнителей. Растягивание окружающего хлоропласт конверта, скручивание тилакодиев, накопление крахмала и раздувание митохондрий отмечаются при высоких концентрациях диоксида серы. Расширение тилакоидного межпространства, раздувание тилакоидов и появление маленьких пластоглобулий между тилакоидами на ранних стадиях, последующие грануляции и разрушение тилакоидных мембран являются признаками загрязнения фторидами. На конечных стадиях были различимы неклеточные органеллы; остаются только крахмальные зерна и цитоплазматические запасы капель. Это подтверждает тот факт, что имеет значение механизм перемещения продуктов фотосинтеза к грибному компоненту. Поэтому редукция размеров может быть объяснена голоданием микобионта (Hutchinson et al., 1987). К сожалению, видимо, все загрязнители вызывают сходные изменения ультраструктуры водорослевых клеток, и нельзя по наблюдаемым изменениям структуры всегда определить конкретный действующий загрязнитель. Возможно, однако, что загрязнители, образовавшиеся в результате окисления как озон и ПАН, вызывают повреждения при меньших концентрациях и за более короткое время, чем SO2 и кислые загрязнители (Eversman, Sigal, 1987). 1.1.3.2. Физиологические и биохимические особенности Действие загрязнения воздуха отражают изменения показателей физиологобиохимических процессов в лишайниках. Это проявляется в тех случаях, когда загрязнитель (различной природы) накапливается в количестве, превышающем способность ткани к его детоксикации посредством нормального метаболизма 31 (Шапиро, 1996). Исследовaния физиологических и биохимических изменений у эпифитных лишaйников, вызвaнных действием токсикaнтов (определение дыхaтельной aктивности, пигментного состaвa, соотношения хлорофиллa a и b, кaрaтиноидов, количествa лишaйниковых веществ и т.д.) покaзaли высокую информaтивность при выяснении вопросa о природе зaгрязнителя aтмосферы, a тaкже при рaзрaботке критериев экологического мониторингa территории. Исторически, знaчительнaя чaсть доступной информaции о реaкции видов лишaйников нa зaгрязнение воздухa основaнa нa дaнных о воздействии диоксидa серы (сернистый aнгидрид, SO2) нa немногие обычные виды (Kirschbaum, Wirth, 1995; Шaпиро, 1993, 1996; Geebelen, Hoffmann, 2001; Wiseman, Wadleigh, 2002). Сернистый aнгидрид – нaиболее рaспрострaненный из гaзообрaзных зaгрязнителей aтмосферы, который преоблaдaет в выбросaх, подaвляющего большинствa промышленных предприятий. Негaтивное воздействие SO2 усиливaет присутствие других кислотных зaгрязнителей в воздухе, тaких соединений, кaк фторо- (HF) и хлороводород (HCl), окислы aзотa (NO, NO2), озон (О3) имеющих сходный мехaнизм воздействия нa рaстения (Мaртин, Энсaaр, 1983; Лaвриненко, 2002). Прaктически все исследовaния покaзaли, что с увеличением степени зaгрязнения увеличивaется проницaемость мембрaн, что отрaжaется в более высокой электролитической проводимости водных вытяжек и оттоке ионов кaлия (Бязров, 2002). Исследовaния покaзaли, что диоксид серы легко рaзрушaет клеточные мембрaны и, действуя кaк aкцептор или донор электронов, препятствует нормaльному трaнспорту метaболитов (Malhorta, Hocking, 1976; Malhorta, Sarkar, 1979). Проходя внутрь сернистый aнгидрид (причем незaряженные молекулы SO2 и однозaрядные ионы HSO 3 легче проникaют через 2мембрaны, чем двухзaрядный ион SO 3 ) рaзрушaет молекулы ферментов и пигментов, aссоциировaнных нa мембрaнaх. Дaльнейшее преврaщение сернистого aнгидридa в серную кислоту и бисульфит вызывaет подкисление внутриклеточной среды, что тaкже отрaжaется нa aктивности физиологических 32 процессов. Отрицaтельное действие сернистого aнгидридa нa устойчивость мембрaн было сделaно по результaтaм измерений истечения кaлия, общей электролитической проницaемости, a тaкже детaльного изучения структуры мембрaн с применением Проницaемость мембрaн скaнирующего оценивaется электронного при измерении микроскопa. проводимости деионизировaнной воды до и после погружения в нее лишaйникa. Для этого необходим измеритель проводимости, который недорог и портaтивен (AlebicJuretic, 1989; Belnap et al., 1993). Измерения, кaк проводимости, тaк и содержaния ионов кaлия в нaсыщенном рaстворе соответствующими электродaми является простейшим способом мониторингa целостности мембрaн. Тaкие методы широко применяют в полевом мониторинге, трaнсплaнтaнтных исследовaниях и лaборaторных экспериментaх с обрaботкaми слоевищ не только рaстворaми SO2, но тяжелых метaллов. Длительное действие диоксидa серы нa лишaйники вызывaет уменьшение количествa хлорофиллa. Рaзрушение хлорофиллa может быть вызвaно рaзрывом связей в хлорофилл-белковых комплексaх, a тaкже возникновением свободнорaдикaльного окисления (Sanz et al., 1992). Нaчaльное рaзрушение хлорофиллов a и b и соответствующих им феофитинов можно определить с помощью экстрaкции хлорофиллa и спектрофотометрических измерений. Поскольку в экспериментaх проявление дегрaдaции хлорофиллa нaблюдaли лишь при обрaботке слоевищ высокими концентрaциями SO2, этот покaзaтель является менее чувствительной ответной реaкцией нa зaгрязнение, чем фотосинтез (Fields, 1988). Более того, при низком уровне зaгрязнения лишaйники в полевых условиях могут дaже покaзывaть увеличение содержaния хлорофиллa с увеличением стрессa зaгрязнения (С. von Arb et al., 1990). При более высоких уровнях зaгрязнения территорий нaблюдaется знaчительное повреждение хлорофиллa. Опыты по окуривaнию сернистым гaзом рaзной концентрaции лишaйникa Evernia mesomorpha покaзaли, что происходит угнетение основных физиологических процессов – фотосинтезa и дыхaния. Процессы фотосинтезa и дыхaния регулируются мембрaнaми и потому сильно зaвисят от целостности 33 последних. Энергия для кaждого процессa обрaзуется зa счет грaдиентa pH плaзмы двух сторон мембрaны. Фотосинтез измеряется глaвным обрaзом кaк поглощение CO2, или фиксaцией 14 C; дыхaние – кaк высвобождение CO2. Эти процессы нaблюдaются при определенном водонaсыщении тaлломa лишaйникa. Фотосинтез осуществляет фотобионт, дыхaние – преимущественно грибной компонент. Знaчительнaя толерaнтность грибного компонентa, который преоблaдaет в слоевище и осуществляет дыхaтельную функцию, обеспечивaет большую выносливость этого процессa по срaвнению с фотосинтезом. Об устойчивости микобионтa к SO2 свидетельствуют ультрaструктурные дaнные (Holopainen, Kärenlampi, 1984). Фотосинтез и дыхание, измеренные после обработки представителей разных видов лишайников SO2 выявили неодинаковую чувствительность у представителей разных видов (Nash, Gries, 1991). У некоторых видов наблюдалась даже стимуляция этих процессов при низких концентрациях загрязнителя. При более высоких концентрациях загрязнителя интенсивность фотосинтеза обнаруживала стремительное падение. В природе, вероятно, для выживания лишайника более важны пиковые концентрации SO2 в сравнении с долговременными средними (Вайнштейн, 1972, 1973). При загрязнении воздуха сернистым ангидридом может снижаться количество азотистых соединений у цианобактерий и цианофильных лишайников вследствие падения активности фермента нитрогеназы, катализирующего фиксацию атмосферного азота (Hällgren, Huss, 1975). Отсюда, по видимому, явление большей чувствительности к сернистому газу цианофильных лишайников по сравнению с видами, которые содержат зеленый фотобионт (Hallingbäck, 1991). Хорошо известное исчезновение с большинства территорий Европы лишайникового сообщества Lobarion (Wirth, 1988), выделяющегося наличием в его составе представителей многих крупных листоватых азотфиксирующих лишайников, представляет наглядное полевое свидетельство большого влияния загрязнения воздуха на фиксацию азота. Экспериментальные исследования подтвердили, что pH=4 дождевой воды является порогом значимых влияний на 34 фиксацию азота большинства видов (Denison et al., 1977). Некоторые работы с SO2 показали более высокую чувствительность фиксации азота, чем фотосинтеза (Fields, 1988), и, возможно, фториды даже более сдерживают фиксацию азота, чем SO2. Измерение размеров фиксации азота является трудной дорогостоящей процедурой. Однако измерения нитрогеназной активности проще и дешевле. В присутствии нитрогеназных ферментов ацетилен превращается в этилен. Соответственно, уровень нитрогеназной активности отражает количество произведенного этилена. Уровни этилена и ацетилена можно измерить на газовом хроматографе (Бязров, 2002). На основании многочисленных данных о влиянии сернистого ангидрида на физиологические процессы у лишайников была предложена последовательность по мере убывания чувствительности к поллютанту: азотфиксация > фотосинтез > дыхание > состояние пигментов > выход калия, отражающий целостность клеточных оболочек (Шапиро, 1996). Диоксид серы вызывает изменение белкового и аминокислотного метаболизма в организме на двух уровнях. Во-первых, сульфит ингибирует белковый синтез, воздействуя на молекулы нуклеиновых кислот. Так, используя метод включения меченых соединений в белковую фракцию, С. von Arb и др. (1990) наблюдали сокращение синтеза под влиянием диоксида серы у лишайника Parmelia sulcata, S. Malhotra и A. Khan (1983) у Evernia mesomorpha, N. Kardish с соавт. (1987) у лишайника Ramalina duriaei (De Not.) Bagl., И.А. Шапиро (1993) у Peltigera aphthosa (L.) Willd и Hypogymnia physodes. Во-вторых, под влиянием сульфита меняется активность ряда ферментов белкового обмена (Jäger, Klein, 1980). Интересно, что снижение запасов пролина у лишайниковой водоросли Trebouxia при стрессе, вызванном SO2, может быть следствием ингибирования пролиндигидрогеназы сульфитом (Шапиро, 1993). Под действием аденозинтрифосфата диоксида (АТФ). серы Уменьшение снижается количества АТФ концентрация в клетках лишайникового фотобионта Trebouxia при инкубации на растворах Na2SO4 наблюдали M. Köck и D. Schlee (1981). Поскольку аденозинфосфаты играют 35 огромную роль в обмене веществ живой клетки и служат источником энергии для синтетических процессов, уменьшение их количеств может служить еще одной причиной снижения белковых запасов. Анализ лишайника Peltigera leucophlebia (Nyl.) Gyelnik, собранного вблизи цементного завода и в чистом контрольном районе в окрестностях г. Воркуты, показал тенденцию к снижению количества общих липидов, а также нейтральных и полярных липидов в условиях промышленного загрязнения. Поскольку двуокись серы составляет существенную часть выбросов в указанном районе, И.А. Бычек (1995) высказал предположение о токсичности этого газа по отношению к липидам, что влечет за собой перестройку энергетических процессов, изменение активности фотосинтеза и биохимических показателей мембранных структур, поскольку липиды являются их существенной составляющей. Лишайники могут использовать некоторые азотистые и аммонийные соединения, образующийся находящиеся при в воздухе, разложении например углекислый продуктов животного аммоний, происхождения, а лишайники с сине-зеленым фотобионтом способны усваивать атмосферный азот. Поскольку лишайники активно поглощают и накапливают азотистые соединения, то могут быть использованы как биоиндикаторы азотного загрязнения, особенно распространенного в сельскохозяйственных районах, где применяются азотные удобрения. Соли азота оказывают ингибирующее действие на активность нитрогеназы у азотфиксаторов. Лишайники с цианобионтом не составляют исключение. Так репрессию нитрогеназы у Peltigera praetextata (Flörke ex Sommerf.) Zopf и Peltigera aphthosa (L.) Willd. наблюдали при поглощении лишайниками ионов нитрата и аммония (Hallbom, Bergman, 1983). Обработка Peltigera arthosa искусственным «кислым» дождем, содержащим ионы аммония, нитрат-ионы и серную кислоту, показала, что в нейтральном растворе азот не оказывал негативного влияния на скорость азотфиксации, в то время как серная кислота снижала скорость этого процесса, особенно в комбинации с аммонийными. У Peltigera praetextata в полевом опыте после одноразового 36 опрыскивания местности раствором NH4NO3 (из расчета 150 кг/га) интенсивность азотфиксации сильно сократилось (Hallbom, Bergman, 1983). Регулирующая роль аммония сводится, по-видимому, к тому, что он, являясь конечным продуктом реакции, вызывает репрессию синтеза обоих белковых компонентов ферментного комплекса нитрогеназы (Шапиро, 1996). Действие солей азота на фотосинтез и дыхание у лишайников показало разную чувствительность к нитрату. У одних видов не было обнаружено существенного ингибирования фотосинтеза и дыхания, у других скорость фотосинтеза сократилась до 54–35 %, а интенсивность дыхания до 50 % от контроля. При одновременной обработке лишайников сернистым газом и нитратом повреждающее действие первого усиливалось. В целом, соли азота для лишайников, по-видимому, не очень вредны. Наибольшее ингибирующее действие эти соединения оказывают на нитрогеназу цианобионтов. Кроме того, избыток азота, стимулируя рост и деление водоросли, может вызвать распад лишайникового симбиоза. Подробное исследование физиолого-биохимических изменений у лишайников в результате загрязнения позволило установить некоторые критерии, которые можно использовать при экологическом мониторинге территории, подверженных антропогенному влиянию. Так И.А. Шапиро (1993) удалось показать своими исследованиями большую устойчивость к диоксиду серы такого биохимического признака, как содержание азотистых веществ, причем особенно постоянным оказалось количество белкового азота в слоевище. Ощутимое уменьшение запасов азота происходило под влиянием высоких концентраций двуокиси серы и при длительном воздействии загрязнителя. Пероксидаза, наоборот, отвечала повышением активности на кратковременное опрыскивание слабыми растворами диоксида серы. И.А. Шапиро предложила следующие критерии: снижение количества азота указывает на длительное действие загрязнения, а повышение пероксидазной активности может свидетельствовать о его начальных стадиях. При изучении таллома лишайника Evernia prunastri в зависимости от субстрата и условий существования ученые установили, что аминокислотный состав 37 белков лишайников является индикатором загрязнения внешней среды (Чумаковский, Криворотов, 1991; Криворотов, 2001). Это связано с тем, что «кислотные дожди», субстрат, другие экологические факторы обуславливают существенное изменение химического состава их слоевищ. Результаты анализа аминокислотного состава белков слоевищ показали, что растительный субстрат, а также экологические условия, существенно воздействуют на их синтез. Образцы, собранные им в горных лесах и ботаническом саду на березе, клене и буке, имели четкую стабильность аминокислотного состава белков слоевищ по треонину, серину, пролину, глицину, валину, тирозину, фенилаланину. По-видимому, генетический код микобионтов и фотобионтов по включении этих аминокислот в состав молекул конституционных белков слоевищ является определяющим и наиболее консервативным. Такие же аминокислоты, как лизин, аргенин, аспарагин и изолейцин, оказались наиболее лабильными и, очевидно, они являются первопричиной количественных изменений в содержании общего белка слоевищ, в зависимости от условий существования. Индикаторами загрязнения могут быть и такие показатели, как редукция спиртов в слоевище (Roser et al., 1992), продукция этилена (Garty et al., 1993), и другие метаболические параметры. Таким образом, загрязнение воздуха вызывает у лишайников стрессовое состояние, которое приводит к разбалансировке тонких симбиотических взаимоотношений и глубокому нарушению физиологии. Под влиянием загрязнения у лишайников наблюдается: торможение фотосинтеза, подавление интенсивности дыхания и ферментативной активности, увеличение проницаемости клеточных мембран с интенсивным жизнеспособности диаспор выделением калия лишайника, потеря и углеводов, способности уменьшение ингибирования прорастания семян высших растений в связи с распадом лишайниковых веществ (Hale, 1983). Предполагают, что негативное воздействие атмосферного загрязнения на эпифитные лишайники обусловлено их структурно-функциональными особенностями (Жидков, 1995): 1) высокая чувствительность водоросли к фитотоксикантам; 38 2) отсутствие защитных покровов и связанная с этим невозможность регулирования поглощенных газов и жидкостей слоевищами лишайников; 3) лишайниковое слоевище возобновляется очень медленно – воздействия поллютанта вызывает такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели таллома; 4) лишайники практически не выделяют в среду поглощенные элементы; 5) строгие требования к кислотности и химическому составу субстрата, изменение которых приводит к гибели лишайников; 6) предполагается также, что взаимодействие между компонентами лишайника повышает чувствительность их к загрязнению. Некоторые авторы отмечают также высокую чувствительность грибного компонента к действию загрязнения (Горшков, 1990; Гудериан, 1979; Ferry et al., 1973; Barkman, 1958; Hale, 1983; Mattick, 1953). Например, при стрессовых ситуациях повышение содержания диоксида серы в атмосфере усиливает дыхание. Усиление дыхания, свойственное лихенизированным грибам напрямую связано с повышением оттока углеводов от фотобионта и потреблением их микобионтом. Стремление лишайника уменьшить токсичность стрессора проявляется в снижении его поступления в клетки («избежание») (Шапиро, 1996). Хотя лишайники, не имея устьиц, впитывают окружающие растворы и газы всей поверхностью таллома, длинный путь между грибными гифами к чувствительным водорослевым клеткам может ослабить токсичность поллютантов. Плотная верхняя и нижняя кора некоторых видов препятствует доступу вредных соединений и частиц; буферная емкость протоплазмы иногда снижает pH техногенных окислов; вторичные лишайниковые вещества экранируют поток УФ-радиации. Толерантность, выработанная некоторыми видами лишайников в филогенезе, способствует развитию плазматической устойчивости к вредным воздействиям, связанной со степенью развития вида. На уровень чувствительности вида к тому или иному вредному воздействию, наряду с морфологией и анатомическим строением слоевища, оказывают влияние и тип размножения лишайника, и скорость роста, и скорость расселения, т.е. «жизненная стратегия» в целом (Шапиро, 1996). 39 1.1.3.3. Химический состав лишайников Согласно представлен литературным белками, данным, жирами, химический углеводами, состав зольными лишайников элементами и лишайниковыми веществами (табл. 1) (Моисеева, 1959, 1961). Таблица 1 Общий химический состав лишайников (по данным: Salomon, 1914; Курсанов, Дьячков, 1945; Моисеева, 1959, 1961; Smith, 1961; Halle, 1967; Локинская, 1968; Равинская, Вайнштейн, 1975; Трасс, 1977б; Kauppi, 1980; Вайнштейн, 1982, 1991, 1993; Шапиро, 1991а, б; Мейсурова, 2011а) Название Количество, % Углеводы. 1. Полисахариды: а) состоящие из глюкозы (лихенан, изолихенан, пустулан и др.); б) состоящие из мономеров галактозы, манозы, глюкозы, подобно гемицеллюлозе (не имеющие пока общего названия). 2. Простые редуцированные сахара: а) моно- и дисахариды (глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза, арабиноза, ксилозы, рибозы, сахарозы и трегалозы); б) многоатомные спирты, или сахароспирты (маннит, арабит, рибит, волемит, эритрит и сорбит). Белки представлены аминокислотами – аланин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, лизин, валин, тирозин, триптофан и др.) Жиры Ферменты (инвертаза, каталаза, уреаза, зимаза, лихеназа и др.) ≈80 3–4 0,3–1,9 зависит от сезона года 3 1–2 0,5–1 Лишайниковые вещества (атранорин, вульпиновая, алекторовая, 0,1–2,0 леканоровая, эверновая, барбатовая усниновая и др. кислоты) реже 2-36 (зависит от сезонных колебаний, влажности и освещенности Зольные вещества (Si, S, P, Na, Cl, Al, Ba, Ca, Cu, Cr, Fe, K, Mg, 1–2, у некоторых до 10–6 Mn, Na, Sn, Ti, Zr. Ag, Ni, Pb, Va и др.) Витамины (аскорбиновая кислота (витамин С), биотин (Н) 0,3–1 кобаламин (В12), никотиновая кислота (В5 или РР) и др.) Хитин 0,5–1 Простых редуцированных сахаров в лишайниках мало, в среднем от 0,3–1,9 % в расчете на сухую массу. Отмечено наличие следующих моно- и дисахаридов: глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза, арабиноза, ксилозы, рибозы, сахарозы и трегалозы (Вайнштейн, 1993). Основную часть раствора углеводов в лишайниках 40 составляют многоатомные спирты (сахароспирты): маннит, арабит, рибит, волемит, эритрит и сорбит. Их содержание зависит от сезона года. При этом химическая форма транспортного углерода зависит от филогенетического положения водорослевого симбионта: у всех лишайников с сине-зеленым фотобионтом (Nostoc, Scytonema) от фотобионтa к грибу передвигaлaсь глюкозa, a у лишaйников с зелеными водорослями перенос углеродa в виде сaхaроспиртов: рибитa, эритритa и сорбитa. Рибит, выделяемый фотобионтом, преврaщaется в микобионте в мaннит, зaтем aрaбит. Процесс этот однонaпрaвленный. О полисaхaридaх лишaйников известно нaмного меньше (Вaйнштейн, 1993). Известно, что они состaвляют 80% от сухой мaссы слоевищa лишaйникa и являются состaвной чaстью оболочек гиф в лишaйниковом слоевище. При гидролизе углеводы лишaйников преврaщaются в сaхaрa, при этом обрaзуется 97 % глюкозы, 2,5 % гaлaктозы, 0,5 % мaнозы (Курсaнов, Дьячков, 1945). Полисaхaриды лишaйников условно можно рaзделить нa две группы. Первaя группa предстaвленa полисaхaридaми, состоящими из глюкозы (лихенaн (лихенин), изолихенaн (изолихенин), пустулaн и др.). Вторaя группa полисaхaридов, не имеющих покa общего нaзвaния, подобнa гемицеллюлозе и состоит из мономеров гaлaктозы, мaнозы, глюкозы. Хорошо изучены лихенaн, изолихенaн, пустулaн. Лихенaн предстaвляет собой линейный глюкaн со связями β(13)(14), в соотношение 3:1. Последовaтельность связей в лихенaне определенa энзимaтически. Лихенaн обнaруживaет сильную тенденцию к обрaзовaнию гелей, легко поглощaет влaгу, плохо ее отдaет. Лихенaн является хaрaктерной состaвной чaстью гиф. Изолихенaн является линейным глюкaном с α(13)(14) гликозидными связями, в соотношении 3:2 (Вaйнштейн, 1993). Продуктaми гидролизa изолихенaнa является глюкозa (в основном), a тaкже мaнозa и гaлaктозa (Seshadri, Mittal, 1954; Биохимические …, 1960; Окснер, 1974; Kramer et al., 1995). Изолихенaн, изомер лихенaнa встречaется реже, кроме оболочек гиф он обнaружен в протоплaсте. Пустулaн состоит, кaк и лихенaн, из остaтков глюкозы, но отличaется нaличием β(16) связей (Вaйнштейн, 1993). Из высокомолекулярных полисaхaридов в лишaйникaх, в чaстности в оболочкaх гиф, встречaются гемицеллюлозы, являющиеся, 41 очевидно, резервными углеводaми (Трaсс, 1977б). Целлюлозы, в отличие от высших рaстений, в лишaйникaх мaло и онa обнaруженa лишь в виде примеси (3–4 %) (Вaйнштейн, 1991). Лихенaн и другие полисaхaриды близки к целлюлозе, но молекулы и чaстицы мельче и устроены проще, чем у нaстоящей клетчaтки (Курсaнов, Дьячков, 1945). Лихенaн есть и в высших рaстениях, но его мaло и это примесь к целлюлозе. Чaсто обнaруживaется в гифaх хитин (C13H50N4O19). В межклеточных прострaнствaх у некоторых лишaйников обнaружены пектиновые веществa, которые, впитывaя в большом количестве воду, нaбухaют и ослизняют слоевище. Жиров в лишaйникaх 1–2%. Лишайники накапливают в своих слоевищах не большое, но постоянное для каждого вида количество азота, не менее 70 % которого участвует в построении белковых молекул. Снижение содержания азота является следствием перерывов в вегетации лишайников. Обеспечение способности этих организмов переживать периоды стрессов в неактивном состоянии, происходит за счет небольших, но устойчивых запасов белков, которые удерживают в слоевище часть влаги во время высыхания и не вымываются при смачивании (Шапиро, 1991а, б). Из азотосодержащих веществ в гифах лишайников обнаружены аминокислоты – аланин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, лизин, валин, тирозин, триптофан и др. (Трасс, 1977б). Общее количество белка составляет 3 %. Низкое содержание общего и белкового азота в слоевище лишайников, медленный синтез и распад белков – необходимое условие существования симбиотического организма лишайников. Следствием малых запасов белков в лишайниковом слоевище является незначительное количество ферментных белков и пониженный уровень их активности (Шапиро, 1991б). В лишайниках встречаются ферменты – инвертаза, каталаза, уреаза, зимаза, лихеназа, в том числе и внеклеточные. В отличие от ранних сообщений не найден фермент амилаза, т.к. в лишайниках нет крахмала а есть лихенан и изолихенан. Зольных веществ в лишайниках 1–2 %, у некоторых до 10–16 %. Много кремнекислоты, до 84 % от общего количества зольных элементов. Si – 42 скелетообразующий элемент, т. к. участвует в построение лихенина и близких к нему полисахаридов, в которых достигает 2,64 %. С помощью спектрального анализа золы удалось определить около 40 элементов (Локинская, 1968). В золе 28 элементов присутствуют постоянно: Al, Ba, Ca, Cu, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, Sn, Ti, Zr. Ag, Ni, Pb, Va – довольно обычны, но в исключительных случаях отсутствуют (Локинская, 1968). Большинство элементов в лишайниках содержится в тех же количествах что и у других растений. Однако, Р, К и Са в отличие от высших растений меньше, а содержание Ag, Be, Y, La, Pb, Sn, Sc несколько выше. Первые исследования по микрохимии лишайников показали, что у разных видов наблюдается различное распределение P, Mg, Ca, NO2, NO3 между мико- и фотобиотами (Salomon, 1914), при этом значительные количества калия были обнаружены в плодовых телах. С помощью рентгеновского микрозонда O. Noeske с сотрудниками (1970) показали, что у лишайника Acarospora smaragdula (Wahlenb.) Massal. железо концентрируется в налете на верхней поверхности таллома, а цинк внутри самого таллома, прежде всего в нижнем слое коры. В коровом налете также были найдены S, Si, P и О, что говорит о наличии в нем сульфатов, силикатов и фосфатов. Медь этим методом удалось обнаружить только в налете. Авторы пришли к выводу, что медь, как и железо, в основном откладывается вне таллома. Используя электронную сканирующую микроскопию и рентгеноэмиссионый анализ, J. Lawrey (1977) обнаружил постоянную локализацию Na, Cl в микобионте и Fe в фотобионте. Другие элементы – Al, Si, P, K, Au – наблюдались во всем слоевище. Эти результаты были подтверждены картой распределения элементов, полученной на основе рентгеновских лучей, которая показала, что действительно железо располагается внутри или на поверхности водорослевых клеток, но его очень мало в гифах грибов (Вайнштейн, 1982). Количественное определение Cu, Zn, Мо и Pb в лишайниках методом переменно-токовой полярографии, отличающимся высокой чувствительностью и простотой выполнения показало широкий предел колебаний содержания микроэлементов в лишайниках в зависимости от видовых особенностей и их местообитаний (Лапицкая и др., 1979). Этот факт подтверждают работы М.А. 43 Локинской (1968), которая указывает на различное содержание элементов у разных родов и видов, а также на значительные колебания у разных видов одного и того же рода. Оседание взвешенных в атмосфере частиц на поверхности слоевищ и их проникновение внутрь таллома, вероятно, является обычным феноменом как в не загрязненной (атмосферные аэрозоли терригенного происхождения), так и в загрязненной средах (Бязров, 2002). Учитывая медленный рост и гидролабильность лишайников, есть предположение, что атмосферные источники играют доминирующую роль в определении минерального состава таллома (Вайнштейн, 1982). Минеральные вещества могут попадать в лишайники в виде пыли, содержащей все важнейшие неорганические водорастворимые элементы, в том числе P, N, K, Ca (Salomon, 1914; Kauppi, 1980). Эпифитные лишайники получают дополнительный источник питания за счет веществ, вымываемых водой из деревьев. Вода, стекающая вдоль стволов деревьев во время дождя, содержит более высокие концентрации минералов и растворенных органических веществ (включая углеводы), чем атмосферная вода. Вполне возможно, что эпифитные лишайники основную массу питательных минеральных веществ получают из дождевой воды, стекающей по стволам (Land et al., 1976; Вайнштейн, 1982; Лавриненко, 2002). На некоторых деревьях, особенно наклоненных, часто сток по стволу во время осадков происходит по одной стороне ствола, на которой образуются своеобразные более темные в сравнении со всей остальной корой полосы. Некоторые виды лишайников приурочены именно к этим высоко обогащенным элементами питания участкам ствола (Barkman, 1958). На вопрос, получают ли эпифитные лишайники питательные вещества дополнительно непосредственно из богатого органикой субстрата, ответил Г. Тротет (Trotet, 1968–1969). Он изучал возможность поступления фосфора из дерева в растущий на нем лишайник, для чего живые ветки дуба Quercus sp с растущим на нем лишайником Ramalina calicaris (L.) Fr. поместил нижним срезанным концом в раствор радиоактивного фосфата калия. Для сравнения в такой же раствор помещали мертвые клетки, также обросшие лишайником. Через четыре дня по 44 всей длине живых веток обнаруживалась сильная радиоактивность, в лишайнике же она не отмечена, в мертвых ветвях она обнаруживалась в 1–2 см от срезанного конца, вероятно, за счет капиллярного подъема. Этот опыт позволил сделать вывод, что эпифитные лишайники не поглощают фосфор из тканей дерева носителя. Фикобионт продуцирует в лишайниках витамины, но почти всегда в малых количествах. Обнаружены аскорбиновая кислота (витамин С), биотин (Н) кобаламин (В12), никотиновая кислота (В5 или РР) и некоторые другие витамины. Фотосинтезирующие пигменты хлорофилл а и хлорофилл в встречаются в фикобионте лишайника в меньшем количестве, чем у высших растений. В последнее время в некоторых видах обнаружены каротины (β-каротин, γ-каротин) и ксантофиллы (Трасс, 1977б). Общий химический состaв большинствa видов лишaйников сходен, повидимому, однороден и постоянен в течение всей жизни дaнного лишaйникa, и химизм многих видов между собой (Вaйнштейн, 1993). Лишaйники отличaются друг от другa тем, что производят изобилие необычных вторичных метaболитов. Речь идет о лишaйниковых веществaх, которые рaсполaгaются в коровом слое слоевищa (реже в оболочкaх гиф) (Моисеевa, 1961). Вторичные лишaйниковые веществa предстaвляют большую группу оргaнических соединений, относящихся к рaзным биосинтетическим группaм. Примерно 75 являются специфическими лишaйниковыми веществaми, т.е. встречaются только в лишaйникaх, остaльные 200 содержaтся в других оргaнизмaх, особенно в грибaх. Количество лишaйниковых веществ в слоевище лишaйников колеблется в довольно широких пределaх обычно их бывaет 0,1–2,0 % от воздушно-сухой мaссы, реже до 2–5 %. Тaк, нaпример, aтронорин содержится в пределaх 1,2–3,0 %, фумaрпротоцетрaриевaя кислотa – 0,5–1,5 %, гирофоровaя кислотa – 1–4 %, сaлaциновaя кислотa 4–6 %, усниновaя кислотa – 0,2–4,0 % и т. д. В исключительных случaях, концентрaция лишaйниковых веществ в слоевище лишaйникa может быть очень высокой. У Parmelia tinctorum Del. ex Nyl. лекaноровой кислоты содержится 36 % от сухой мaссы (Трaсс, 1977б). Тот фaкт, 45 что количество лишaйниковых кислот изменяется в зaвисимости от рaзличных фaкторов, говорит об их aктивном учaстии в обмене веществ (Моисеевa, 1959; Шaпиро, 1991б). Количество лишaйниковых веществ меняется в зaвисимости от сезонных колебaний, влaжности и освещенности (Tobler, 1925), темперaтуры. Результaты четырехлетних исследовaний A.П. Рaвинской и Е.A. Вaйнштейн (1975) убедительно свидетельствуют о том, что летом по срaвнению с зимневесенним периодом снижaется содержaние усниновой кислоты, aтрaноринa у всех видов. Осенью количество aтрaноринa знaчительно увеличивaется и сновa понижaется зимой. Мaксимум содержaния усниновой кислоты приходится нa весну из-зa aктивности в этот период биосинтетических процессов. Смит (Smith, 1961) выскaзaл мнение о зaвисимости между колебaнием содержaния лишaйниковых веществ и интенсивностью процессов фотосинтезa и дыхaния. Aвтор исходит из того, что блaгоприятные условия для фотосинтезa у лишaйников склaдывaются в конце зимы и в нaчaле весны, когдa слоевище сильно увлaжнено и не зaтенено листвой и нaземной рaстительностью. Для нaкопления лишaйниковых веществ оптимaльной является темперaтурa 120C. Повышение темперaтуры до 370C вызывaет снижение усниновой кислоты и aтроноринa, ускоряются процессы рaспaдa этих веществ, поэтому летом этих веществ мaло (Рaвинскaя, Вaйнштейн, 1975). Вульпиновaя, aлекторовaя, усниновaя кислоты рaсполaгaются нa поверхности гиф; лекaноровaя, эверновaя, бaрбaтовaя нa гифaх сердцевидного слоя. Биологическaя роль лишaйниковых кислот весьмa рaзнообрaзнa. Соглaсно физиологическим исследовaниям лишaйниковые кислоты являются стимуляторaми симбиозa фото- и микобионтa, a тaкже облегчaют достaвку углеводов и aзотистых соединений из фотобионтa к микобинту, увеличивaя проницaемость оболочки водорослевой клетки. Вaжнaя функция лишaйниковых кислот – регуляция aктивности некоторых лишaйниковых ферментов. По всей вероятности они могут создaвaть зaпaс оргaнического веществa в тaлломе. Лишaйниковые кислоты корового (покровного) слоя зaтеняют водоросли, нaходящиеся в слоевище, и предохрaняют их от воздействия прямых солнечных лучей. Кристaллы лишaйниковых кислот нa 46 стенкaх грибных гиф делaют их несмaчивaемыми, и именно по тaким воздушным гифaм в слоевище поступaет кислород, углекислый гaз, aтмосферный aзот, используемые при дыхaнии, фотосинтезе, aзотфиксaции (Рaвинскaя, 1984; Lawrey, 1986; Шaпиро, 1991б). Химический состaв лишaйников изучaли, кaк прaвило, в связи с возможными вaриaнтaми их прaктического использовaния. Нaпример, изучением химического состaвa Cetraria islandica зaнялись вследствие, того, что последний облaдaет противовоспaлительным, противомикробным, муколитическим, иммуномоделирующим эффектaми, что позволяет его широко применять в нaродной и трaдиционной медицине многих стрaн мирa в кaчестве противовоспaлительного средствa при зaболевaниях верхних дыхaтельных путей, туберкулезе и нaрушениях деятельности пищевaрительного трaктa (Сaфоновa и др., 1999). Изучением химического состaвa некоторых видов лишaйников зaнялись вследствие их применения в пaрфюмерной и пищевой отрaслях, для укрaшения текстиля, оформления помещений, витрин, a иногдa используя их кaк экзотическую добaвку к пище, тaбaку (Бязров, 2002) и дaже, кaк источник пестицидов (Dayan, Romagni, 2002). Известно, что определенные виды, группы видов или роды лишaйников содержaт определенные веществa, что позволяет использовaть эти дaнные в системaтике лишaйников. При рaспознaвaнии видов многих родов, особенно морфологически близких, необходимо aнaлитически определять лишaйниковые веществa. Для этого былa рaзрaботaнa методикa микрокристaллизaции веществ. Широко используют и другие, более сложные методы (Трaсс, 1977б). Рaзрaботaнный электрофоретический aнaлиз легкоэстрaгируемых белков является дополнительным критерием в системaтике и филогении лишaйников родов Parmelia и Hypogymnia (Блюм, Брунь, 1991). Для решения спорных вопросов в хемосистемaтике родов Evernia и Pseudevernia обсуждaются вопросы использовaния методов электрофоретического фрaкционировaния белков и молекулярной гибридизaции ДНК (Блюм и др., 1991). Aвторы укaзывaют, что молекулярнaя гибридизaция ДНК и срaвнительное изучение электрофоретических спектров белков – мощное современное средство 47 в решении сложных проблем хемосистемaтики. Однaко, они укaзывaют нa невозможность в нaстоящее время интерпретировaть хaрaктер рaсположения белковых полос в генетическом aспекте из-зa отсутствия дaнных о генетическом контроле белковых спектров, в силу отсутствия тaких aнaлизов в экспериментaх по скрещивaнию лишaйников. Электорорегрaммы белков можно использовaть в кaчестве дополнительных тaксономических критериев. Исследовaния белков лишaйников покaзaло, что нaряду со стaбильными фрaкциями, отмеченными во все периоды сборa мaтериaлa, имеются тaкже белковые фрaкции, встречaющиеся только в периоды высокой метaболической aктивности лишaйников, т. е. для лишaйников хaрaктернa сезоннaя изменчивость фрaкционного состaвa белков (Брунь, 1991). Из-зa синтезa огромного количествa рaзнообрaзных вторичных продуктов метaболизмa, чaсть лишaйников может быть определенa относительно простым способом – тонкослойной хромaтогрaфией. Использовaние химических методов помогaет избежaть трудностей идентификaции видов, встречaющихся в естественных сообществaх. 1.2. Физико-химические методы в лихеноиндикации Уникальная способность лишайников накапливать многие элементы до концентраций, которые превышают их физиологические потребности определило интерес к исследованию химического состава лишайников урболихенофлор. Физико-химические исследования изменений в химическом составе лишайников в условиях антропогенного загрязнения дало новое направление в лихеноиндикации. Оно позволило выявлять тип поллютантов, его концентрацию в многокомпонентно смеси загрязняющих веществ, по уровням содержания поллютантов в слоевищах делать выводы об особенностях выпадений и степени загрязнения, оценивать характер воздействия экотоксикантов на биологические системы. В нaстоящее время опубликовaно несколько обзоров исследовaний, посвященных лихеноиндикaции по дaнным о нaкоплении лишaйникaми рaзличных химических веществ (Инсaровa, 1982, 1983; Инсaров, Инсaровa, 1986; 48 Puckett, 1988; Tyler, 1989; Garty et al., 1993; Richardson et al., 1995; Purvis, Halls, 1996; Jacquiot, Daillant, 2000). Число публикaций о содержaнии химических веществ в лишaйникaх ныне, вероятно, состaвляет около 3000 (Quevauviller et al., 1996). Большинство из них содержaт дaнные о неоргaнических зaгрязнителях, но есть исследовaния по aккумулировaнию в телaх лишaйников и оргaнических ксенобиотиков (Gaskell et al., 1973; Слепян и др., 1981; Carlberg et al., 1983; Thomas et al., 1984; Villeneuve, Holm, 1984; Villeneuve et al., 1985; Bacci et al., 1986; Focardi et al., 1991; Morosini et al., 1993; Elkin, Bethke, 1995; Muir, Shirazi, 1996; Kelly, Gobas, 2001). Тaк имеются сведения о содержaнии в лишaйникaх нескольких хлорировaнных углеводородов, родственных им полихлорировaнных бифенилов (ПБХ) гексaхлорциклогесaновых изомеров по грaдиенту север-юг в Кaнaде (Muir et al., 1993). В Норвегии нa aнaлогично ориентировaнной трaнсекте, изучaли содержaние в лишaйникaх хлорировaнных углеводородов, фтaлaтов и полиaромaтических углеводородов (Carlberg et al., 1983). Примерно те же соединения (полиaромaтические углеводороды, полихлорировaнные бифенилы, пестициды, фенол) определяли в слоевище Hypogymnia physodes в Польше (Migaszewski, 1999). Все многообрaзие рaбот, посвященное темaтике нaкопления лишaйникaми химических веществ условно клaссифицируют следующим обрaзом (Бязров, 2002): 1) определение базового уровня концентраций химических веществ в слоевищах лишайников; 2) установление трендов содержания интересующих загрязнителей во времени на конкретной территории; 3) выявление пространственного распределения ксенобиотиков относительно источников загрязнения; 4) пространственное распределение элементов на относительно крупной (область, провинция, страна) территории. Изучение состава атмосферных выпадений проводят не только по стойкой органике, ассоциируемой с сельскохозяйственной и промышленной деятельностью, выпадению анионов, ассоциируемых с кислотными дождями 49 (Бойко и др., 1981; Горбач, Кобзарь, 1982; Киселев и др., 1986), но и по накоплению лишайниками металлов. Информация о поглощении катионов лишайниками, представляет значительный интерес, поскольку накопление в них химических веществ позволяет использовать их в качестве индикаторов загрязнения тяжелыми металлами (Субботина, Тимофеев-Ресовский, 1961; Нифонтова, Куликов, 1977; Kelly, Gobas, 2001). Поглощение и накопление тяжелых металлов из атмосферы хорошо документировано для многих видов лишайников (Jenkins, Davies, 1966; Lichen biology…, 1996). Показана тесная корреляция между количеством металла в золе накипных лишайников и содержанием их в озоленных атмосферных осадках. Естественно встречающиеся повышенные концентрации могут быть довольно поразительными. В Норвегии и Швеции вокруг покинутого медного рудника в слоевище двух видов лишайников были выявлены концентрации меди от 5,3 до 5,9 % сухого веса (Purvis, 1984). Аналогичным образом, в слоевищах четырех видов в Калифорнии содержание меди составило 0,25–2,3 % (Czehura, 1977). Наконец, в опрыскиваемых купоросом виноградниках Центральной Европы концентрация меди в слоевищах некоторых видов рода Lecanora Ach. составляет до 5000 мкг/г (Lichen biology…, 1996). В горах Гарц (Германия) содержание железа в слоевище лишайников колебалось в пределах от 0,6 до 5,5 от сухого веса (Lange, Ziegler 1963). Вблизи сталелитейного комплекса в Англии М. Seaward (1973) обнаружил в талломах Peltigera rufescens (Weis) Humb. концентрации железа (мкг/г) Fe – 90000, Mn – 5000, Cu – 91, Cr – 127, Pb – 454, Ni – 38. В г. Линдсе М. Seaward (1988) также установил концентрации (мкг/г) Fe – до 35800, Mn – 349, Cu – 159, Cr – 97, Pb – 3124, Ni – 183 в слоевищах Lecanora muralis (Schreber) Rabenh. Согласно данным O. Lange и H. Ziegler (1963) лишайник Acarospora sinopica (Wahlend.) Korb. способен накапливать чрезвычайно высокие концентрации железа до 55000 ppm, то есть концентрации губительные для других растений. О.Б. Блюм и Ю.Г. Тютюник (1989) рассмотрели накопление и поглощение металлов лишайниками в историческом аспекте. Они изучили содержание тяжелых металлов в гербарных образцах 13 видов лишайников (сборы середины второй половины XIX в., 30–40– 50 х гг. XX в.), а также в лишайниках современного сбора (1983–1989 гг.). Авторы установили, что ожидаемое увеличение концентраций металлов в слоевищах современных образцов в сравнении с собранными десятки и сотни лет назад наблюдалось не всегда. Они показали, что формирование временных трендов накопления металлов лишайниками – сложный многофакторный процесс, зависящий как от техногенно обусловленных изменений аэрохимической обстановки над исследуемыми территориями, так и от климатических особенностей ландшафтных зон. На севере штата Миннесота (США) определение содержания элементов (Al, B, Fe, Ni, S, Ca, Cd, Mg и Mn) в слоевищах Evernia mesomorpha, Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata были проведены с интервалом в 11 лет (Bennett, Wetmore, 1999). За этот период концентрация Al, B, Cr, Fe,Ni, S, наличие которых авторы связывают с деятельностью человека, снизились, а концентрации остальных элементов, участвующих в циклах минерального питания лишайников, увеличились. В западной части Финляндии данные измерений содержания элементов в слоевищах Hypogymnia physodes, собранных в 1989 г., сравнили с аналогичными данными, полученными в 1974–1975 и 1982– 1983 гг. Отмечено снижение концентрации Pb, что объясняется использованием автотранспортом горючего невысокого качества. Большой интерес представляет вопрос о природе высокой устойчивости лишайников к повышенным концентрациям тяжелых металлов, поскольку доказательств, что поглощение потенциально ядовитых элементов вызывает повреждение лишайников, почти нет (Brown, Beckett, 1984). В опытах по изучению влияния свинца, никеля, кадмия на отдельные виды лишайников наблюдалось резкое увеличение выхода калия только при очень высоких концентрациях тяжелых металлов (~2М) и кислой среде растворов (Puckett, 1976). Медь, ртуть и серебро индуцировали интенсивный выход калия даже в низких концентрациях (10-3–10-2М), при которых никель влиял на этот процесс слабо. Видимо, небольшие потери калия связаны с замещением калийных ионов ионами тяжелых металлов, в то время как резкое увеличение этих потерь объясняется нарушением мембранной целостности (Шапиро, 1996). Предположительно, 51 механизмы толерантности могут включать: (1) врожденную цитоплазматическую толерантность, (2) цитоплазматическую неподвижность и химическую детоксикацию ионов и (3) перенос (или удержание) ионов во внешние для плазмолемы участки и даже на клеточные стенки (Lange, Ziegler 1963). D. Brown (1972) и ряд других исследователей сходятся в правдоподобности третьего предположения, так как продемонстрированные ими опыты свидетельствуют о том, что элементы расположенные вне клеточно, вне плазмолемы, не имеют непосредственного метаболического значения и в этом случае не обязательно подвергаются превращению, а могут связываться иным путем. Наряду с тяжелыми металлами лишайники аккумулируют радионуклиды и сохраняют их в слоевищах в течение многих лет (Biazrov, 1994). Например, лишайники были признаны лучшими индикаторами при обнаружении следов урана в Косово, где войска НАТО применяли снаряды со слабо обогащенным ураном (Sansone et al., 2001). После аварии на Чернобыльской АЭС в слоевище лишайников было зафиксировано высокое содержание радионуклидов, причем их состав в слоевище и соотношение соответствовало составу топлива взорвавшегося реактора АЭС (Богатов и др., 1990; Levi, 1991; Боровой, Гагаринский, 2001). Это дало основание считать лишайники не только индикаторами аэротехногенного загрязнения, но и «летописцами» ядерных аварий (Feige et al., 1990; Seaward, 1992), поскольку по результатам определений радионуклидов можно судить об особенностях происходивших ранее процессов, связанных с деятельностью человека. О воздействии аварии на Чернобыльской АЭС на значительные территории нашей планеты и неравномерности радиоактивных выпадений позволяют судить работы по измерению содержания радиоактивных изотопов цезия в разных видах лишайниковых тундр Норвегии (Gaare, 1987), в тундрах Финляндии (Rissanen, Rahola, 1990), а также на Южной Украине, Кавказе и Турции (Борзилов и др., 1989). Определение концентрации радионуклидов в слоевище лишайников вблизи Чернобыльской АЭС Л.Г. Бязровым, А.О. Куликовым и др. (1993) позволило установить снижение в слоевище радионуклидов во времени – как следствие естественного физического 52 распада радиоизотопов и разбавления их в приросшей после аварии массе талломов. Потеря радиоактивности лишайниками с течением времени наблюдалась и на полуострове Ямал, где было установлено снижение концентраций 90 Sr и 137 Cs в мохово-лишайниковом покрове тундры в 1988–1991 гг. по сравнению с 1963–1965 гг. (Нифонтова, 1976). Несомненно это свидетельствует об улучшение радиационной обстановки на Крайнем Севере в результате прекращения наземных ядерных взрывов и постепенного распада радионуклидов (Нифонтова, 1976). Сведения о распределении аккумулированных радионуклидов в слоевищах лишайников достаточно противоречивы. Этот показатель зависит как от свойств радиоизотопов (формы выпадения, количества, растворимости в воде, подвижности в среде), так и особенностей лишайника (жизненная форма, размеры растения) и местообитания (субстрат, экспозиция, количества осадков). Например, в опытах по изучению поглощения слоевищами Peltigera membranacea (Ach.) Nyl. уран неравномерно распределялся в талломе, главным образом в коровом слое, причем было установлено, что поглощение урана строго коррелирует к местам, где в слоевище много фосфора (Haas et al., 1998). Вероятно, фосфатные лиганды и функциональные группы корового слоя включены в процесс поглощения урана. Изучение распределения урана в слоевищах Trapelia involuta (Taylor) Hertel показало, что этот элемент накапливается во внешних стенках плодовых тел (McLean et al., 1998). В настоящее время для анализа химического состава лишайников и его изменений в условиях антропогенного загрязнения используют различные физико-химические методы (Мейсурова и др., 2009в). Многочисленными являются биоиндикационные исследования изменения состава слоевища, связанных с накоплением соединений какой-то одной химической природы – неорганической (металлы, не металлы) или только органической. Изучение состава атмосферных выпадений по накоплению лишайниками металлов проводят преимущественно – атомно-абсорбционной спектроскопией (ААС). В основе этого метода лежит измерение поглощения 53 методом резонансной линии свободными атомами определяемого элемента, находящегося в невозбужденном состоянии, при прохождении света через пары исследуемого образца (Майстренко, Клюев, 2004). Метод позволяет определить до 70 индивидуальных химических элементов. Метод ААС применяли для оценки состояния атмосферы Гаваны (Montero-Alvarez et al., 2006). Ученые смогли определить в образцах эпифитного лишайника Physcia alba (Fée) Müll. Arg. 14 элементов (Mg, Al, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Cd и Pb). Этим же способом L. Bergamaschi и др. (2007) проанализировали эпифитные лишайники Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata и Usnea hirta на содержание 29 элементов (Al, As, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Hg, I, K, La, Mg, Mn, Ni, Pb, Rb, Sb, Sc, Se, Sm, Th, Ti, V, Zn). Они соотнесли концентрации обнаруженных элементов к концентрации данных элементов в фоновых образцах, обнаружив, что лишайники Hypogymnia physodes и Usnea hirta накапливают элементы в большей степени. В Турции атомноабсорбционным способом были обнаружены радиоактивные следы – 210 Ро в образцах лишайников Rhizoplaca melanophthalma (DC.) Leuckert & Poelt, Cladonia convolute (Lam.) Cout., Cladonia pyxidata (L.) Hoffm., собранных на территории закрытой электростанции (Ugur et al., 2004). В настоящее время ААС получила широкое применение в Российской Федерации, странах СНГ и Балтии. Однако, несмотря на ее достоинства – чрезвычайно высокая специфичность при определении элементов (селективность), низкие пределы обнаружения, малый расход пробы, относительно низкая стоимость приборов и оборудования, метод имеет серьезный недостаток. Метод ААС – это одноэлементный метод, имеющий ограниченную линейность измерений. При необходимости определения нескольких элементов для каждого из них требуется отдельный источник света. Кроме того, для получения надежных результатов следует учитывать влияние матричных элементов, что вызывает необходимость использования для градуировки прибора стандартных образцов. Перспективными в экологических исследованиях являются многоэлементные способы, позволяющие одновременно определять много элементов в образцах, например, метод плазменной атомно-эмиссионной спектроскопии (ИСП–АЭС), 54 плазменной масс-спектрометрии (ИСП–МС), рентгенофлуоресцентной спектроскопии (РФС), нейтроноактивационный анализ (НАЛ). Метод ИСП–АЭС стал бурно развиваться в последнее десятилетие. В отличие от атомно-эмиссионного спектрального анализа (АЭС), ИСП–АЭС использует сравнительно новый источник возбуждения – высокочастотный плазмотрон (ИСП – индуктивно-связанная плазма). Опыт эксплуатации приборов с плазменным источником возбуждения подтверждает, что аналитические характеристики этого источника возбуждения спектров эмиссий превосходят характеристики других источников, применяемых в источниках АЭС (Майстренко, Клюев, 2004). Несмотря на то, что наиболее эффективной областью применения метода ИСП–АЭС является анализ воды, последний хорошо зарекомендовал себя при анализе химических изменений слоевища лишайника в условиях загрязнения атмосферы. Например, в Аргентине методом ИСП–АЭС на содержание тяжелых металлов исследовали образцы лишайника Usnea densirostra Taylor, который был трансплантирован в период с декабря 1997 г. по ноябрь 1998 г. в различные центральные участки города Сент-Луиса (Bergamaschi et al., 2007). Наибольшими возможностями при определении ультранизких концентраций токсичных элементов в сложных природных матрицах обладает масс-спектрометрия с использованием индуктивно-связанной плазмы в качестве источников ионов (ИСР–МС). Метод ИСП–МС применяют для определения микро- и ультраэлементов в лишайниках, пределы обнаружения большинства металлов находятся в диапазоне от 2 до 30нг/л. В 2007 г. группе исследователей удалось определить в лишайнике сразу 33 металла (Bocca et al., 2007). При этом авторы предварительно рекомендуют проводить микроволновое кислотное вываривание тканей лишайника при атмосферном давлении. По мнению авторов, предложенная процедура вываривания проста, обладает высокой скоростью обработки, имеет низкую цену и широко применима в рутинных исследованиях. Используя недавно развитый метод микроволнового вываривания лишайников, в лишайниках собранных в добывающих регионах России было определено содержание Pb, Zn и Cu, в том числе устойчивых изотопов Pb (Dolgopolova et al., 55 2004). Идентифицировать содержание изотопов Pb удалось с точностью до 0,02 %. Низкие пределы обнаружения, возможность определения изотопов элементов не единственные достоинства данного способа. Метод обладает также высокой производительностью, однако предъявляет повышенные требования к обслуживающему персоналу, да и стоимость оборудования пока остается достаточно высокой. Быстро выполнить рентгенофлуоресцентная качественный спектроскопия обзорный (РФС). Сразу анализ 109 позволяет лишайников, собранных в окрестностях производства урана в Канаде были проанализированы методом РФС на содержание пяти элементов (Ti, Fe, Ni, Pb и U) (Boileau et al., 1982). Тот же метод использовали для определения микроэлементного содержания (Cu, Pb и Zn) (Richardson et al., 1995). Несмотря на возможность проведения количественного анализа содержащихся в лишайниках элементов, проведение последнего ограничено за счет одновременного усиления и ослабления рентгенофлуоресцентного излучения. Для подтверждения результатов других, более производительных методов, нередко дополнительно применяют нейтронно-активационный анализ (НАЛ). 40 образцов шести биоиндикаторов (лишайники – Xanthoria parietina, Parmelia sulcata и Evernia prunastri; мхи – Hylocomium splendens (Hedw.) W.P. Schimp. in B.S.G.; кора кедра и дуба) были проанализированы методами РФС, НАЛ и тепловым нейтронно-активационным анализом (ТНАЛ) (Senhou et al., 2002). Редкое применение в экологических исследованиях метода НАЛ обусловлено дороговизной оборудования и расходных материалов, значительными временными затратами. Время от анализа до получения результатов исследования по отдельным элементам может достигать 6 месяцев. Мониторинг загрязнения атмосферы, обусловленного стойкой органикой, ассоциируемой с сельскохозяйственной и промышленной деятельностью, проводят преимущественно методами масс-спектрометрии (МС) и газовой хроматографией. В основе МС лежит поглощение электромагнитных колебаний (Сидоренко 2004). Метод МС основан на разрушении органических молекул под 56 действием электронного удара и регистрации массы образовавшихся положительных ионов – осколков (фрагментов) молекул в виде спектра масс. Эта запись является масс-спектром. Метод МС имеет такие достоинства, как высокая чувствительность, селективность, возможность анализа проб в разных агрегатных состояниях, быстрота определения. МС незаменима при детальном анализе сложных смесей с подтверждением их состава, а также когда рутинный анализ можно выполнить более простым методом, но необходимы контрольные и арбитражные определения (Майстренко, Клюев, 2004). Используя метод МС при анализе органического состава лишайника можно обнаружить накопленные им яды ароматического ряда, хлорированные углеводороды, а также идентифицировать его составляющие и изменения их содержания, например лишайниковые кислоты. Так в лишайнике Xanthoparmelia chlorochroa (Tuck.) Hale. было подтверждено присутствие усниновой кислоты и определена ее концентрация (Roach et al., 2006). Сочетание хроматографических методов, например, газовой хроматографии с МС привело к появлению нового метода – хромато-масс-спектрометрии (ГХ– МС), со своими особенностями и возможностями. Метод включает хроматографическое разделение определяемых соединений, их ионизацию и детектирование ионов по величине отношения массы к заряду, которое осуществляется в масс-спектрометре. ГХ–МС применима для определения высоко летучих и термически стабильных веществ – хлорированных углеводородов (хлорсодержащие пестициды, полихлорбифенилы), бенз(а)пирена, полиароматических углеводородов. Совершенствование аналитической техники, достигнутое в последнее десятилетие, повысило возможности хромато-массспектрометрии при определении диоксинов в сложных природных матрицах и биосредах. Однако у метода МС есть недостатки: сложно получить спектр веществ с большой молекулярной массой (выше 500), невозможно различать изомеры положения двойной связи, сложно обнаружить в ряде случаев пик молекулярного иона в связи с малой его интенсивностью (Миронов, Янковский, 57 1985). К тому же, масс-спектрометры до сих пор чрезвычайно дорогие, а для их работы и поддержания в хорошем состоянии требуются высококвалифицированные специалисты. При изучении химических изменений лишайника в результате кислотного загрязнения воздуха полезным может быть использование метода спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Метод ЭПР широко применяется для исследования парамагнитных частиц, содержащих неспаренные электроны, например свободных радикалов, появляющихся в ходе биохимических и фотохимических реакций (Сидоренко, 2004). Примечательны исследования группы ученых из Польши, которые проанализировали 800 образцов лишайников методом ЭПР (Jezierski et al., 1999). Им удалось установить корреляцию между ежегодной средней концентрацией диоксида серы в атмосфере и концентрации свободных радикалов в талломе Hypogymnia physodes, некоторых разновидностей рода Umbilicaria. Интенсификация процесса образования свободных радикалов в талломе лишайников в результате загрязнения атмосферы сопряжена с деструкцией лишайниковых кислот. Метод ЭПР достаточно информативен, но имеет одну методическую особенность, которая снижает его чувствительность – высокое содержание воды в биологических объектах приводит к интенсивному нерезонансному поглощению сверхвысокого частотного излучения молекулами воды за счет взаимодействия электрической составляющей поля с электрическими моментами молекул воды согласно механизму вращательной поляризации по Дюбуа (Сидоренко, 2004). К методам исследования, позволяющим идентифицировать в лишайниках поллютанты различной химической природы можно отнести методы оптической спектроскопии – ультрафиолетовую (УФ) и инфракрасную (ИК). В основе УФ спектроскопии лежит поглощение органическими веществами электромагнитных колебаний в УФ и видимой области, что связано с переходом валентных электронов с орбитали основного состояния на орбитали возбужденных состояний, с более высокими энергиями. Приборы для получения спектров 58 поглощения просты и доступны. Необходимые для проведения анализа количества вещества невелики – около 0,1 мг. УФ спектроскопия обычна при исследовании химического состава лишайников (каратиноидов, лишайниковых кислот, лихенана, изолихенана и т. д.), а также его изменений в условиях антропогенного загрязнения атмосферы вызванными органикой (бенз(а)пирен), неметаллами, в том числе некоторыми металлами (Al3+, Ba2+, NH4+, Fen+, Cd2+, Mnn+, Cun+, Mon+, As n+, Ni n+, Pbn+, Cr n+, Zn2+, F-, NO3-, NO2-, CN-, BO33-, PO43-, SO42-, PO43-, SiO2·xH2O). Однако, для многих соединений электронные переходы соответствуют дальней УФ области спектра и поэтому практическое применение УФ спектроскопического метода чаще всего ограничено сопряженными системами. Однако тот факт, что метод УФ спектроскопии обладает высокой избирательностью, является несомненным преимуществом, так как в результате характеристические группы могут быть определены в молекулах, сложность которых меняется в широких пределах. В основе получения инфракрасного (ИК) спектра лежит прямое поглощение света на колеблющихся химических группировках, при прохождении через слой вещества. Наибольшее применение получила ИК спектроскопия в среднем диапазоне – 400 – 4000 см-1 (Пахомов и др., 2013). В последнее время появляется интерес к ИК спектроскопии в ближней области (4000 – 15000 см-1) и, особенно, в дальнем диапазоне (100 – 400 см-1). Последняя, в связи с успехами спектрального приборостроения, продвинулась до 10 – 30 см-1, где содержится весьма ценная информация о металлорганических соединениях, внутреннем вращении, конформациях циклических соединений, водородных связях и т. д. (Миронов, Янковский, 1985). Высокая специфичность ИК спектроскопического анализа позволяет определять функциональные группы, присутствие в веществе группировок, обладающих характеристическими частотами колебаний, тождественность образцов, качественный и количественный анализ смесей при известных спектрах компонентов. При сравнении спектра образца из загрязненной зоны со спектром известного чистого образца легко обнаружить 59 примеси по наличию дополнительных полос. В некоторых случаях присутствие примесей попросту приводит к эффекту «размывания» спектра, что резко отличается от хорошо проявляемого поглощения чистого вещества. Этот эффект так же является индикатором чистоты образца, хотя использование его несколько затруднительно. Основной недостаток исследования соединений с помощью метода «отпечатков пальцев», или ИК спектроскопии, проявляется при изучении близких членов гомологических рядов, поскольку различия в спектрах незначительны и недостаточны для идентификации. Во-вторых, ИК спектроскопия менее эффективна в случае смеси, так как многочисленные полосы, относящиеся к каждой из компонент, перекрываются, что затрудняет интерпретацию спектра. К счастью, новые методы разделения, такие как экстракция и хроматография, намного облегчили исследования смеси, а комбинирование их с ИК спектроскопией предоставило в распоряжение чрезвычайно эффективный аналитический метод. В-третьих, к ограничениям метода можно отнести практически полное отсутствие информации об углеродном скелете исследуемого вещества, а также тот, факт, что вода имеет в ИК области сильное поглощение. В этой связи, лазерная Раман-спектроскопия имеет преимущества перед ИК спектроскопией, так как позволяет получить сигнал, при работе с влажным образцом, что делает ее незаменимой в полевых условиях и при работе со свежими образцами (Edwards et al., 1992, 1998, 2002, 2004). Например, методом Раман-спектроскопии были изучены пигменты лишайника Xanthoparmelia scabrosa (Taylor) Hale., собранных на 10 разных участков в Гонконге. Этот же способ был использован при исследовании химии пигментов антарктических лишайников в условиях физического загрязнения – увеличения уровня УФрадиации и других условий окружающей среды (Holder et al., 1998; Villar et al., 2005). Присутствие оксалата кальция в некоторых разновидностях лишайника также было подтверждено Раман-спектроскопией (Edwards et al., 1997: Garty et al., 2002). С экономической точки зрения ИК-спектроскопия аналогична другим инструментальным методам, хотя первоначальные расходы на оборудование 60 могут оказаться более высокими. На практике стоимость анализа чрезвычайно мала (если интерпретация спектров не требует больших затрат времени). Получение качественных данных не требует больших усилий, а переход от них к более привычному для исследователя языку осуществляется легко. Требования, предъявляемые к персоналу, колеблются от средних, для работы на простых приборах для рутинного анализа, до высоких, при работе на приборах с большими возможностями. Процедура приготовления образцов проста за исключением случаев, когда необходимо предварительное разделение. ИК спектроскопия с Фурье-преобразованием, получившая бурное развитие во второй половине XX в., широко применяется в определении примесей атмосферы. Фурье-ИК спектроскопию используют при проведении исследований в ИК области, где преимущества, могут быть, реализованы в полной мере. Достоинства метода по сравнению с другими, основанными на разложении спектра, определяются энергетическими преимуществами, а также быстротой записи всего ИК спектра (до 10-3 сек), высокой светосилой и чувствительностью. Длительное время Фурье-ИК спектроскопию успешно применяли при анализе химического состава лишайников для решения спорных вопросов хемосистематики, а также в работах по их практическому использованию (Raab, Martin, 2001). Однако возможность точной идентификации типа функциональных групп соединений, с помощью Фурье-ИК спектроскопии определило интерес к использованию этого метода в лихеноиндикации (Уразбахтинаи др., 2003а, б; Уразбахтина, Сурикова, 2003). Фурье-ИК спектроскопический анализ лишайников урболихенофлор позволяет не только определять общий уровень загрязнения, но и определять спектр экотоксикантов атмосферы, доминирующие загрязнители и их относительные концентрации. Например, Фурье-ИК спектроскопический анализ лишайника Hypogymnia physodes собранного в рекреационных зонах города с разным уровнем и типом загрязнения воздуха позволило определить присутствие в атмосфере диоксида серы, диоксида азота, соединения хлора, некоторые металлы, а также фенол (Уразбахтина 61 и др., 2005). Однако в связи с гетерогенностью лишайников, возникают проблемы при интерпретации ИК спектров, поскольку наложение полос поглощения разных функциональных групп осложняет их анализ, препятствует проведению количественного спектрального анализа, а в ряде случаев ведет к качественно неверным выводам. В настоящее время, активно ведется поиск корректных подходов к учету гетерогености биологических систем. Перспективность использования последнего связана с получением контрольных характеристичных ИК спектров лишайников под воздействием конкретных поллютантов атмосферы, выяснения его влияния, степень деструкции. *** Таким образом, многие лишайники обладают индикаторными свойствами, и благодаря высокой сорбционной способности могут быть использованы при оценке состояния атмосферы. С этой целью применяют разные данные о видовом составе, фитоценотической роли лишайников в рекреационных зонах, учитывают анатомо-морфологические и физиолого-биохимические особенности. Наряду с традиционными лихеноиндикационными исследованиями в настоящее время стали более активно использовать физико-химические методы в лихеноиндикации. При изучении с их помощью индикаторных видов лишайников можно получить информацию о механизмах реагирования и изменения биологических систем под воздействием атмосферного загрязнения. Однако для более полного использования возможностей физико-химических методов необходимы специальные исследования, направленные на разработку методики интерпретации получаемых данных по широкому спектру поллютантов разной химической природы, прогнозирования динамики изменения экосистем. В этой связи актуальны специальные лабораторные исследования и изучение разных рекреационных зон ключевых территорий, представляющих специальный интерес в биомониторинге экосистем. 62 Глава 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ 2.1. Особенности природных условий Тверскaя облaсть рaсположенa нa 55,5–58,50 с. ш. и 31–380 в. д. Тверской регион – крупнейшaя по площaди облaсть Центрaльного федерaльного округa. Ее площaдь состaвляет 84,1 тыс. кв. км. Тверскaя облaсть включaет 36 aдминистрaтивных рaйонов, 23 городa, в том числе, облaстного подчинения (Бологое, Вышний Волочек, Ржев, Торжок и др.). С зaпaдa нa восток облaсть протянулaсь нa 450 км, a с северa нa юг – 350 км. Облaсть грaничит с Московской, Смоленской, Псковской, Новгородской, Вологодской и Ярослaвскими облaстями. Облaсть рaсположенa в пределaх древней Восточноевропейской плaтформы, что отрaзилось в ее орогрaфии, тектоническом режиме и геологических отложениях. Когдa-то здесь былa зонa древних ледников, и это окaзaло большое влияние нa формировaние современного рельефa и толщи четвертичных отложений. В Тверском крaе господствует типичный рaвнинный рельеф, где возвышенные холмистые учaстки мореных рaвнин и ледниковых гряд сочетaются с низинaми. Зaметное рaзнообрaзие в рельеф вносят долины рек и котловины озер. Сaмaя высокaя точкa рaсположенa нa Цнинском поднятии, недaлеко от с. Есеновичи, нa высоте 346 метров нaд уровнем океaнa. Знaчительнaя чaсть облaсти относится к Волжско-Кaспийскому бaссейну, блaгодaря чему имеется возможность прямого водного сообщения со всеми его городaми и экономическими рaйонaми (Дорофеев, Ткaченко, 1992). В облaсти берут нaчaло две крупные реки – Волгa и Зaпaднaя Двинa (Дaугaвa). Всего в облaсти нaсчитывaется 760 рек длиною более 10 км. В Тверском крaе господствует блaгоприятный для жизни и хозяйствовaния умеренно-континентaльный климaт. Опaсные метеорологические явления – редкость. Рaсположение облaсти в средних широтaх обусловило умеренное количество солнечной рaдиaции, поступaющей нa ее территорию, явное преоблaдaние в течение всего годa умеренных воздушных мaсс, хaрaктер их циркуляции. 63 Относительно небольшaя удaленность от морей Aтлaнтического океaнa (всего 400–500 км) окaзывaет смягчaющее воздействие не только нa климaт территории, но и нa степень ее увлaжненности и, чaстично, нa почвеннорaстительный покров. Более половины территории облaсти покрыто лесaми. Однaко степень облесенности рaзличных рaйонов облaсти неодинaковa (Природa и хозяйство …, 1960). Нaпример, Нелидовский, Жaрковский, Пеновский, Фировский, Бельский, Вышневолоцкий, Бологовский, Остaшковский рaйоны изобилуют лесaми. Лесистость этих рaйонов определяется в 50–70 %. В Бежецком, Кaшинском, Сонковском и некоторых других рaйонaх северо-востокa и востокa облaсти лесистость пaдaет до 10–15 %. В еще большей степени обезлесены юго-зaпaдные рaйоны (Зубцовский, Ржевский и т. д.). Процент лесистости здесь минимaлен – 4–7 %. Коренными и первично-лесообрaзующими породaми Тверской облaсти в нaстоящее время являются ель и соснa. Мелколиственные породы – березa и осинa – рaзрaстaются нa месте сведенных по тем или иным причинaм хвойных лесов и обрaзуют временные, вторичные нaсaждения. Из хвойных пород нa востоке облaсти преоблaдaет соснa, a нa зaпaде – ель. Сосновые и сосново-мелколиственные лесные мaссивы постепенно переходят в еловые и елово-мелколиственные лесa. Вырaженной или резкой грaницы между укaзaнными лесными нaсaждениями нет, однaко преоблaдaние той или иной породы определяет хaрaктер лесных мaссивов и их внешний облик. Флора Тверской области богата и гетерогенна. К настоящему времени на территории области отмечено не менее 1600 видов высших растений, из которых 300 видов приходится на долю мохообразных и 1304 вида – на долю сосудистых растений (Нотов, 1998). Базидиальных грибов в области представлено 506 видов (Курочкин, Медведев, 1998), лишайников – 527 видов (Нотов и др., 2011; Нотов, 2012), из них эпифитными являются 249. Основное биразнообразие приходится на особо охраняемые природные территории (ООПТ), площадь которых составляет 1140 тыс. га, или 13,5 % площади области (Министерство природных ресурсов, 2012). Единственным заповедником федерального значения в области является Центрально-лесной 64 государственный биосферный заповедник (ЦЛГБЗ), площадью 24447 га. В ЦЛГБПЗ преобладают еловые и елово-широколиственные леса. Сфагновые болота занимают 18% территории. В заповеднике зарегистрировано 592 сосудистых растения, из которых 512 отмечены на территории ЦЛГБПЗ, а 80 в его охранной зоне (Конечная, 2012). Разнообразен животный мир, зарегистрировано 56 видов зверей, 202 вида птиц, 12 видов рыб (Центрально-Лесной …, [20052012]). Здесь сохраняются уникальные и типичные природные экосистемы, редкие, находящиеся под угрозой исчезновения животные (беркут, орланбелохвост, хариус) и растения. На особом положении находится ООПТ – Государственный комплекс «Завидово», которому присвоен статус национального парка. На территории комплекса с учетом охранной зоны зарегистрировано 1135 видов сосудистых (среди которых 781 вид относится к природному компоненту флоры, 354 – адвентивные растения), 255 видов мохообразных и 286 видов лишайников (Нотов, 2010). Кроме того на территории комплекса зарегистрировано 45 видов зверей, 171 вид птиц, 32 вида рыб. В области насчитывается около 1039 ООПТ различных категорий (633 государственных природных заказников, 403 памятника природы, 1 ботанический сад) (Общая ситуация по ООПТ…, 2008). Наибольшие суммарные площади ООПТ в Жарковском, Удомельском, Фировском районах. Наименьшие площади ООПТ в Кесовогорском, Сонковском районах. Среди государственных природных заказников наиболее представлены болота разных типов, их количество составляет 537 (84,8% всех заказников). Прочие типы заказников менее репрезентативны: комплексных лесных и ландшафтных заказников – 43 (6,8%), общевидовых – 25(3,9%), гидрологических –10 (1,6%), остальных заказников – менее 1%. Среди памятников природы преобладают лесные, ландшафтные – 103 (25,6%), парки – 84 (20,8%), ботанические памятники природы – 47 (11,7%). 65 2.2. Хозяйство и промышленность Большие размеры области обусловили не только разнообразие ее природных комплексов, но и значительную неоднородность хозяйственноэкономической инфраструктуры. С экономической точки зрения область занимает весьма выгодное экономическое положение; пересекающие ее железные дороги обеспечивают связи с Москвой, Прибалтикой и Западом, а Волга открывает путь в районы Урала, Поволжья, Средней Азии, Кавказа и Причерноморья. Область занимает четвертое место по протяженности и плотности дорожной сети. Развитая сеть транспортного сообщения в Тверском крае представлена железнодорожными путями, протяженностью 2678 км, автомобильными дорогами с твердым покрытием 15347,8 км, внутренними водными, судоходными путями – 924 км. Транспортными артериями области являются международные трассы Москва – Санкт-Петербург, Москва – Рига. Ведущее место в хозяйстве области занимает промышленное производство. Промышленный потенциал Тверской области представлен 13 отраслями, объединяющими более 3–х тыс. предприятий (Паспорт региона: Тверская область, 2008). Ведущие отрасли промышленности: машиностроение, электроэнергетика, пищевая, легкая, лесная, химическая, деревообрабатывающая и целлюлознобумажная (рис. 1). Тверская область обладает развитым потенциалом машиностроения и металлообработки. Тверские машиностроительные предприятия занимают монопольные и ведущие места в РФ по выпуску магистральных вагонов, одноковшовых экскаваторов, башенных высотных кранов, противопожарного оборудования, металлорежущих станков для авиационной промышленности. Успешно работают предприятия по сварке стальных конструкций, выпуску техоснастки, механизированного инструмента. Всего в отрасли насчитывается более 800 промышленных предприятий и производств, состоящих на балансе непромышленных организаций, из которых 96 крупные и средние, производят 92 % продукции области, 160 малые предприятия – 5 %. Более 40 % всей продукции машиностроения области приходится на город Тверь. Высок удельный вес в 66 Бологовском, Кимрском, Ржевском, Торопецком и Торжокском районах (42–55 %). Наиболее крупными предприятиями в этой области являются ОАО «Тверской вагоностроительный завод» (г. Тверь), ОАО «Тверской экскаваторный завод», ОАО «Пожтехника» (г. Торжок), ЗАО «Ржевский экспериментальный ремонтномеханический завод» (г. Ржев), ОАО Бежецкий завод «Авто спецоборудования». химическая 5,9% полиграфическая 1,3% топливная 0,3% другие 4,1% медицинская 0,9% пищевая 13,5% строительных материалов 6,4% электроэнергетика 25,8% мукомольнокрупяная и кормовая 3,6% легкая 7,7% лесная, деревоперерабатыва ющая, целлюлознобумажная 7,3% машиностроение 23,1% Рис. 1. Отраслевая структура промышленности Тверской области (по: Паспорт региона: Тверская область, 2008) Крупными предприятиями электроэнергетики являются ОАО «Конаковская ГРЭС» и Калининская АЭС (КАЭС). ОАО «Конаковская ГРЭС» является филиалом Энел ОГК–5, с мощностью 2,5 тыс. МВт. На ОАО «Конаковской ГРЭС» восемь энергоблоков, по 300 МВт каждый. Электростанция работает на природном газе и высокосернистом мазуте (Конаковский район …, 2003; Конаковская ГРЭС, [2011]). КАЭС (филиал ФГУП концерн «Росэнергоатом») состоит из четырех энергоблоков, с реакторами типа ВВЭР–1000, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 г. По технико-экономическим показателям, эксплуатационной надежности и радиационной безопасности КАЭС на протяжении нескольких последних лет признается лучшей среди российских атомных станций на базе реакторов типа ВВЭР–1000. Удельный вес КАЭС составляет 60 % от общего областного производства электроэнергии, которая поступает в объединенную 67 энергосистему Центра России. Выдача энергии идет по двум линиям 330 кВ на Тверь и трем линиям 750 кВ на Санкт–Петербург, Москву, Владимир. Помимо электроэнергетики топливно-энергетический комплекс области представлен топливной промышленностью, в которой ведущее место занимает ОАО «Тверьторф», включающий в себя 13 торфопредприятий. По масштабам добычи область занимает одно из ведущих мест в России. В промышленных масштабах освоено 43 месторождения торфа, общей площадью 300 тыс. га (Полезные ископаемые …, 2008–2011). Пищевая промышленность представлена предприятиями различных подотраслей. Наиболее развитыми среди них являются хлебопекарная, маслодельная и молочная, мясная, а также ликёро-водочная и пивная. Наиболее значительные предприятия пищевой промышленности сосредоточены в Твери и Калининском районе (ОАО «Волжский пекарь», ОАО «Тверьмолоко», ОАО «Птицефабрика Верхневолжская», ООО «Брау Сервис», ОАО «Афанасий-пиво», ООО «Завод Хэппилэнд»). На территории области 34 молокозавода, 9 мясокомбинатов. Крупным производителем мяса цыплят-бройлеров является Ржевская птицефабрика в пос. Есинка, Ржевского района, некоторые предприятия пищевой промышленности расположены в Вышнем Волочке и Вышневолоцком районе (ОАО «Вышневолоцкий мясокомбинат»), в Конаковском районе (ЗАО Дмитрогорское, птицефабрика Завидовская), в Весьегонске (маслосырзавод), в Старице (Старицкий сыр) и в других местах. Успешно развивающимся направлением пищевой промышленности является производство алкогольных и безалкогольных напитков в городах Кашине, Бежецке, Кимры. Легкая промышленность в области составляет 7,7 %. Основные составляющие отрасли – текстильное и кожевенное производство (суммарно – около 34 % отраслевого выпуска), наиболее значимая продукция – хлопчатобумажные ткани, обувь, изделия из кожи, трикотажные изделия. Более 50 % отраслевого объема производства находится в Твери (ОАО «Искож-Тверь», ООО «Руслана»), 1/6 – в Вышневолоцком районе (ЗАО «Вышневолоцкий текстиль»). Легкая промышленность доминирует в Калязинском районе, в Осташковском (ЗАО «Осташковский 68 кожевенный завод») она составляет около трети всего объема (Промышленные предприятия …, 2000а; Отраслевой анализ экономики .., 2004). Предприятия промышленности строительных материалов в основном сосредоточены в Твери (ЗАО «ЖБИ–4 завод», ОАО «Тверской завод ячеистого бетона», ЗАО «Тверской Комбинат Строительных Материалов №2», ООО ТД «Комбинат ЖБИ–2», ОАО «Бетиз ЖБИ»). На эти предприятия приходится более половины продукции отрасли, по 7–11 % – в Вышневолоцком, Конаковском (ОАО комбинат «Изоплит»), Ржевском (ОАО «Комбинат строительных конструкций (КСК) «Ржевский») районах (Инвестиционный паспорт …, 2002; Отраслевой анализ экономики .., 2004). Лесная деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность в той или иной степени развита практически в каждом районе области. Основными районами ее концентрации является Кувшиновский район (23 % – отраслевого объема), где расположено предприятие целлюлозно-бумажной промышленности, Вышневолоцкий (15 %), Нелидовский (8 %), Кимрский (8 %). Отрасль является преобладающей в Западнодвинском и Кувшиновских районах, где на ее долю приходится примерно 80 % районного объема промышленного производства, в Жарковском, Оленинском, Пеновском – более 60 %, Максатинском – более половины (Промышленные предприятия …, 2000б). Предприятиями деревообрабатывающих подотраслей выпускается около 450 тыс. м3. пиломатериалов, 56 тыс. м3 клееной фанеры, производится 421 тыс. м2. оконных и дверных блоков. Крупными предприятиями отрасли является ОАО «Оленинский ЛПХ», ОАО «Нелидовский ДОК», ОАО «Вышневолоцкий МДОК», ОАО «Деревообработчик» (г. Западная Двина), ОАО «Каменская бумажнокартонная фабрика» (г. Кувшиново). Химическая промышленность сконцентрировала в городе Твери 66 % продукции отрасли, в Торжокском районе – 22 %. К значимым предприятиям отрасли относятся ОАО «Тверьхимволокно–Полиэфир», производящий полиэфирные нити; ОАО «Тверьхимволокно–Вискоза» – вискозные нити; ОАО «Тверь стеклопластик», Полигран, Сибур-ПЭТФ, Хиус). Отдельные предприятия расположены в других 69 местностях: ОАО «Нелидовский завод пластмасс», ОАО «Редкинский опытный завод», ОАО «Торжокский завод полиграфических красок», «Пласт» (г. Удомля). Основная продукция: синтетические смолы и пластмассы, полимерные плёнки, листы термопластов, стеклопластики, химические волокна и нити, лаки и краски (Инвестиционный паспорт …, 2002; Отраслевой анализ экономики .., 2004). 90 % полиграфических производств отрасли сосредоточены в городе Твери. Полиграфическая отрасль представлена 2 крупными предприятиями – ОАО «Тверской полиграфический комбинат» и ГП «Полиграфкомбинат детской литературы». Медицинская отрасль включает несколько предприятий: ОАО «Тверская фармацевтическая фабрика» и ФГУП «Тверской витаминный завод», выпускающие лекарственные препараты, ОАО «Медстекло – Борисовское» (г. Вышний Волочек) специализируется на производстве стеклопосуды для медицины. Металлургия Тверской области представлена одним предприятием – ЗАО «Тверьвтормет», доля производства в общем выпуске промышленности – 0,3 % (Промышленные предприятия…, 2000б; Отраслевой анализ экономики .., 2004). 2.3. Данные о состоянии атмосферы Основной вклад в загрязнение атмосферы Тверской области вносят индустрия и транспорт. Выбросы вредных веществ от стационарных источников в атмосферу за 2010 г. составили 60,1 тыс. тон, в том числе: твердых – 5,9 тыс. тон, диоксида серы – 3,5, оксида углерода – 14,4, оксидов азота – 15,7, летучих органических соединений (ЛОС) – 2,3, углеводороды (без ЛОС) – 17,6 (рис. 2, 3) (Государственный доклад …, 2011а, б). 70 66.4 58.8 60.1 55.9 54.2 2008 2009 41.5 2005 2006 2007 2010 Рис. 2. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, тыс. тон в 2005–2010 гг. (по: Государственный доклад …, 2011а) 100% 7.1 6.5 4.6 3.4 3.5 16.6 16 14.4 14.4 14.9 13.2 14.7 13.18 13.8 15.4 19.3 13.8 13 17.6 1.5 3.2 2.8 2.7 2 2.2 2.3 2005 2006 2007 2008 2009 2010 5.5 14.4 50% 15.7 11.4 0% ЛОС оксид углерода УВ (без ЛОС) диоксид серы окисды азота Рис. 3. Динамика состава выбросов в атмосферу наиболее распространенных загрязняющих веществ, тыс. тон (по: Государственный доклад …, 2011а) Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха привносят оксид углерода (27%), оксиды азота (25%), углеводороды (24%), твердые вещества (11%) (рис. 4). 71 диоксид серы 6% твердые вещества 11% ЛОС 5% прочие газообразные и жидкие 2% оксид углерода 27% УВ (без ЛОС) 24% оксиды азота 25% Рис. 4. Состав наиболее распространенных загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников (по: Государственный доклад …, 2011б) Основными источниками загрязнения воздушного бассейна являются предприятия по производству и распределению энергии (Калининская АЭС, ОАО «Конаковской ГРЭС», Тверские ТЭЦ-1, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, Каменская ТЭЦ), машиностроение и целлюлозно-бумажной металлообработки, лесной, промышленности (Проблемы деревообрабатывающей, экологии …, 2002; Государственный доклад …, 2011а), промышленности пластмассовых изделий, стекловолокнистых соединений, стеклопластиков и строительной промышленности (Государственный доклад …, 2011б). Наибольшее число предприятий, имеющих выбросы, сосредоточено в городах Твери, Ржеве и Торжке, Конаковском, Калининском и Бологовском районах (Государственный доклад …, 2010; Государственный доклад …, 2011б). Самый большой выброс в расчете на 1 человека в среднем за период 2006-2009 гг. относится к Ржевскому району (более 400 кг/чел), г. Торжку (более 300 кг/чел), Конаковскому району (более 100 кг/чел), Кувшиновскому району (более 80 кг/чел), Жарковскому (более 70 кг/чел). 72 Напряженность экологической обстановки в Тверской области создает тяжелое положение с промышленными и бытовыми отходами. За 2010 г. в области образовалось 0,27 млн. т отходов производства и потребления всех классов опасности, из которых 76,6 % использовано и обезврежено (Государственный доклад …, 2011а). Основной вклад в объемы образования отходов вносят предприятия деревообработки, предприятия производства машин и оборудования, предприятия производства и распределения электроэнергетики, газа и воды. Крупные шламонакопители принадлежат следующим предприятиям: ОАО «Конаковской ГРЭС»; ОАО «Каменская БКФ»; Калининская АЭС. Доминирующим загрязнителем атмосферы области является автотранспорт, который хорошо развит в Тверском регионе. По данным за 2010 г. объем выбросов от автотранспорта в Тверском регионе в три раза больше, чем от стационарных источников – 142,7 тыс. т (вклад автотранспорта в суммарный выброс составляет 72,5 %) (Государственный доклад …, 2011а). В связи с быстрым ростом количества индивидуальных легковых автомобилей, как и во многих регионах, в Тверской области происходит перераспределение внутригородских пассажирских перевозок в сторону увеличения личного автотранспорта и уменьшения экологически чистых средств общественного транспорта. Так на 1000 человек населения приходится 196 автомобилей (для сравнения в 2005 г. – 158, 2000 г. – 113, 1990 г. – 42) (Государственный доклад …, 2010). Следует также отметить, что основная часть автомобилей, находящихся в личной собственности, это подержанные автомашины, характеризующиеся большим пробегом, повышенным расходом горючего и не оборудованные катализаторами. Техническое состояние такого автотранспорта оставляет желать лучшего. Дополнительным источником загрязнения природной среды в Тверской области являются многочисленные автозаправочные станции (АЗС), склады горюче-смазочных материалов, а также применение автомоторного топлива, несоответствующего стандартам качества. Нередко вблизи АЗС наблюдается повышенное содержание бензола, поскольку последний входит в состав бензина 73 (обычно около 5 %, иногда до 16 %). В настоящее время решается проблема перевода контейнерных АЗС на стационарные, с установкой газоуловительной системы, газовой обвязки резервуаров, топливораздаточных колонок ведущих мировых производителей. *** Таким образом, Тверская область очень гетерогенна в физико- географическом отношении, отличается оригинальной флорой и разнообразным растительным покровом. Наряду с антропогенно-измененными районами в пределах ее территории сохранились природные комплексы с относительно малонарушенным растительным покровом. Все это позволяет выделять ключевые районы с разной степенью антропогенной нарушенности и разным уровнем флористического своеобразия. Отрасли промышленности, определяющие загрязнение воздуха в Тверской области, сходны с другими регионами России. Прежде всего, энергетика, тяжелое машиностроение, химическая, лесная и целлюлозно-бумажная промышленности. Сходен состав основных загрязняющих компонентов, а спектр их достаточно широк (оксид углерода, диоксиды азота и серы, пыль, бензол и т.д.). Тенденция к уменьшению объемов производства в области, закрытие и консервации ряда производств на крупных предприятиях обуславливает снижение массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в отдельных районах области. Загрязнение воздуха в Тверской области формируется преимущественно автотранспортом. Однако в целом уровень загрязнения воздуха значительно ниже многих других субъектов РФ (Государственный доклад …, 2011б). Область является одной из наименее загрязнённых областей в Центральном Федеральном округе (ЦФО) (по данным 2010 года находится на 15 месте по ЦФО). В этой связи, Тверской регион является удобной модельной территорией для лихенологических исследований, поскольку обладает достаточно развитой промышленной инфраструктурой, и, по сравнению с другими областями Центральной России, в ней сохранился достаточно полно растительный покров. 74 Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Общая характеристика индикаторных видов лишайников 3.1. В качестве объектов исследования выбрали четыре индикаторных вида эпифитных лишайников, которые отвечают всем предъявляемым к модельным индикаторным видам требованиям. Они обычны в урбоэкосистемах (Уразбахтина, Катаускайте, 2003; Малышева, 2004; Мейсурова, 2012а), устойчивы к загрязнению атмосферы, обладают разной степенью чувствительности к действию поллютантов, имеют достаточно сложную морфологическую структуру слоевища (листоватая, субфолиатная, кустистая биоморфы), характеризуются высоким уровнем поглощения поллютантов в условиях атмосферного загрязнения (Уразбахтина и др., 2005). Среди них среднеустойчивые к атмосферному загрязнению виды – Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata. Данные виды относятся к 6–7 классам полеотолерантности (Трасс, 1985; Пауков, Гулика, 1999; Бязров, 2002; Красногорская и др., 2004; Мейсурова, 2012а). Четвертый класс полеотолерантности представляет гемерофобный вид Evernia mesomorpha; девятый класс – гемерофильный вид Xanthoria parietina. Hypogymnia physodes имеет листоватое, розетковое, полурозетковое или неопределенной формы слоевище, в центре плотно прижатое к субстрату (рис. 5) (Голубкова, 1966; Определитель …, 1971; Цуриков, 2009). Лопасти 1–5 см длиной и 1–6 мм шириной, слегка выпуклые, вильчато или перисто-разветвленные, Рис. 5. Hypogymnia physodes расширенные, концах часто губовидно-отогнутые, реже шлемовидно-вздутые на или трубчато-свернутые, внутри полые. Верхняя поверхность беловато-серая, голубовато-серая или сероватозеленая, иногда с темными пятнами, или по краям буреющая, гладкая или морщинисто-складчатая, обычно без изидиев, но с соредиями. Нижняя поверхность – черная или темно-коричневая, морщинисто-складчатая, матовая, по краям обычно несколько светлее, блестящая, без отверстий. Соредии мучнисто-зернистые, белые, 75 сорали губовидные. Апотеции редко встречающиеся, обычно на коротких ножках или сидячие, блюдцевидные, около 2-12 мм в диаметре, с кожисто-коричневым диском и тонким краем одного цвета со слоевищем. На поперечном срезе гетеромерное слоевище Hypogymnia physodes, имеет несколько слоев. Сверху слоевище покрыто верхней корой, сформированной плотным сплетением грибными гифами. Это плектенхима. Внутрь слоевища от плектенхимы гифы лежат рыхло и между ними расположены клетки фикобионта (водоросль рода Cystococcus), образующие зону водорослей (альгальная зона, гонидиальный слой). Далее внутри находится сердцевина из рыхло расположенных грибных гиф с большими пустотами, заполненными воздухом. Снизу слоевище покрыто нижней корой, строение которой сходно со строением верхней коры. Из сердцевины через нижнюю кору часто проходят грибные гифы – ризины, при помощи которых лишайник прикрепляется к субстрату. Из лишайниковых кислот известны антронорин, физодовая и физодаловая кислоты. Parmelia sulcata имеет листоватое слоевище, до 20 см в диаметре, редко неопределенной формы, кожистое, плотно прилегающее к субстрату (рис. 6) (Голубкова, 1966; Определитель …, 1971). Слоевищные лопасти 2-6 мм шириной и 5-20 см длиной, разветвленные, с закругленными или Рис. 6. Parmelia sulcata выемчатыми концами, слегка вогнутые, плотно прижатые, иногда налегающие друг на друга. Верхняя поверхность слоевищных лопастей голубовато-, пепельно- или зеленоватосерая, матоватая, сетчато-морщинистая, с беловато-зелеными соредиями. Соредии образуют на верхней поверхности слоевища характерные многочисленные, продолговатые, реже округлые сорали. Нижняя поверхность матоватая, черная, только по краям розеток темно-коричневая, с многочисленными короткими черными рицинами и рудиментарными бородавочками. Апотеции до 2 см в диаметре, с коричневым, вогнутым диском и цельным, позднее зазубренным краем, встречаются 76 не очень часто. Слоевище гетеромерное. Содержит антронорин и салациновую кислоту. Evernia mesomorpha имеет таллом 2,5–10 см длиной, в виде повисающих, реже торчащих кустиков, довольно мягкий или слегка жестковатый, бледно- или желтовато-зеленоватый, серовато-зеленоватый (рис. 7) (Голубкова, 1966; Определитель …, 1996). Лопасти до 2 мм шириной, угловато-округлые, Рис. 7. Evernia mesomorpha в местах ветвления уплощенные, до 3–4 мм шириной, одинаковые по строению и окраске с верхней и нижней сторон, дихотомически разветвленные, иногда слегка извилистые, с заостренными и раздвоенными цилиндрическими кончиками, от слабо лакунозных до продольно лакунозных и почти желобчатых (складчатая поверхность). Таллом обычно покрыт сплошь беловатыми или желтовато-зеленоватыми, серовато-зеленоватыми, одноцветными со слоевищем соредиями. Соредии точковидные, иногда разрастаются в изидиобразные выросты до 2 мм длиной, палочковидные, простые или разветвленные, сероватые. Апотеции развиваются очень редко. Таллом Evernia mesomorpha имеет гетеромерно-радиальное строение. Содержит усниновую и диварикатовую кислоты, а также два не идентифицированных веществ, иногда антронорин. Xanthoria parietina имеет довольно тонкое листоватое, неопределенно округлое, розетковидное формы слоевище (рис. или 8) (Голубкова, 1966; Определитель …, 2004). В диаметре слоевище достигает до 4–10 см, в центре тесно прижатое к субстрату, обычно в виде Рис. 8. Xanthoria parietina цельной пленки (субфолиатное), на периферии немного приподнятое над субстратом, рассеченное на хорошо выраженные лопасти. Лопасти до 7–10 мм длиной и 2,5–5,0 мм шириной, 77 горизонтальные, мягкие, прижатые к субстрату, по краям волнисто приподнятые, рассеченные на меньшие фрагменты около 1–2 мм шириной, голые складчатые или морщинистые, по краям зарубчатые, соприкасающиеся краями или иногда черепитчато-налегающие друг на друга, в основном восходящие по краю. Верхняя поверхность слоевища от желтовато-зеленой в затемненных местах до яркооранжевой, слабо блестящая, гладкая или несколько морщинистая. Нижняя поверхность таллома белая, с отходящими от нее редкими темными гаптерами (до 0,10,2 мм в диаметре) в местах контакта с субстратом. Соредии и изидии отсутствуют. Аппотеции обычно многочисленные, иногда полностью покрывающие центральную часть, 0,8-2,0 мм в диаметре, приподнятые или сидячие. Диск апотециев одноцветный со слоевищем или более темный, вначале несколько вогнутый, позднее плоский или слегка выпуклый, окруженный тонким слоевищным краем. Слоевище лишайника гетеромерное. Верхний и нижний коровые слои параплектенхимные, бесцветные, верхний с желтовато-оранжевыми кристаллами париетина, определяющие желтую окраску слоевища. В гонидиальном слое, который подстилает бесцветную часть коры, водоросли рода Cystococcus образуют непрерывную зону. Сердцевина рыхлая, белая. Содержит париетиновую кислоту и другие антрохиноны. Сбор образцов индикаторных видов лишайников проводили в мае-июне 20022013гг. в условно фоновой зоне – дер. Ферязкино Калининского района Тверской области. Дер. Ферязкино находится в 60 км от Твери, на берегу р. Шоши (Уразбахтина, Катаускайте, 2003). Источники загрязнения атмосферы здесь не выявлены. Характерен высокий уровень биоразнообразия эпифитной лихенофлоры. Возможность отнесения этой территории к фоновой зоне подтверждается данными лихеноиндикационной оценки (IP = 3.2) и результатами измерений с помощью ИК газоанализатора «Miran Sapphire» фирмы «Thermo Electron Corporation» в момент сбора образцов. Большая часть территории прилегает к лесным массивам Госкомплекса «Завидово». Материал собирали в самой деревне, а также в ее окрестностях: смешанном лесу и сосновом бору. Всего собрали и обработали свыше 600 образцов. Образцы лишайников снимали со стволов деревьев острым скальпелем 78 вместе с тонким слоем субстрата без нарушения целостности коры дерева. Все образцы были помещены в конверты, снабжены этикеткой, на которой указано место сбора, растительное сообщество, субстрат, дата сбора, фамилия сборщика и идентификатор (Пчелкин, 2006). При определении лишайников использовали основные источники по лихенофлоре области (Голубкова, 1966; Данякина, 1996а, б; Катаускайте, 1998; Нотов и др., 2011). После сбора материала в лабораторных условиях были проведены эксперименты по воздействию разными поллютантами на индикаторные виды лишайников. 3.2. Эксперименты по воздействию различных поллютантов При выборе поллютантов для моделирования антропогенного загрязнения в лабораторных условиях руководствовались двумя условиями. С одной стороны, использовали наиболее распространенные поллютанты, источником которых являются промышленные объекты, транспорт, сельское хозяйство. С другой стороны – применяли поллютанты, которые можно идентифицировать с помощью Фурье–ИК спектрального анализа слоевищ лишайников в среднем диапазоне, от 400 до 4000 см-1 и длинноволновом – 100–400 см-1 (в отношении некоторых металлов). Для лабораторных экспериментов были выбраны различные поллютанты. Среди них кислоты – серная (H2SO4), азотная (HNO3) и соляная (HCl); аммонийные соединения – нитрат (NH4NO3), сульфат ((NH4)2SO4), и гидроксид аммония (NH4OH); некоторые соли тяжелых металлов – нитраты свинца (Pb(NO3)2) и кадмия (Сd(NO3)2); соединения ароматической природы – толуол (C6H5CH3), ксилол (C6H4(СН3)2) и фенол (С6H5OH). Серная и азотная кислоты являются типичными кислотными поллютантами. Появление этих токсичных соединений в воздухе обусловлено способностью диоксидов серы (SO2) и азота (NO2) растворяться в атмосферной влаге с образованием аэрозолей соответствующих кислот (Ивлев, Довгалюк, 1999; Гольдовская, 2005; Мейсурова, 2009). Например, диоксид серы может превращаться в триоксид серы (SО3) (1), который в присутствии водяного пара атмосферы образует аэрозоль H2SO4 (2) (Malhorta, Hocking, 1976; Мейсурова, 2012б): 79 2SО2 + О2 = 2SО3, SО3 + Н2О=Н2SО4. (1, 2) Кроме того, основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе может образовывать кислотный полигидрат SО2nН2О, чаще называемый сернистой кислотой (Н2SО3). Сернистая кислота во влажном воздухе окисляется до серной (3): 2Н2SО3 + О2= 2Н2SО4. (3) Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дождей, туманов, снега). Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной (HNO3) и азотистой (HNO2) кислот. Последние образуются при взаимодействии NO2 с водяным паром атмосферы (4): 2NО2 + Н2О=НNО3 + НNО2. (4) В эксперименте использовали соляную кислоту или хлороводород (HCl). В настоящее время данный тип кислотного загрязнения пока не отслеживается мониторингом атмосферы (Мейсурова, 2012б). Загрязнение имеет локальный характер, в основном при производстве эмалей, фарфора, при сжигании отходов (Гольдовская, 2005). Однако, известно, что находящийся в атмосфере хлор при соединении с метаном (CH4) образует HCl (5), хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей HCl (Ивлев, Довгалюк, 1999; Исидоров, 2001): СL + СН4 =СH3 + НС1, СH3 + С12= СН3С1 + СL. (5, 6) Аммонийные соединения могут вызвать щелочное загрязнение воздуха. Их присутствие в атмосфере связывают, прежде всего, с развитием сельского хозяйства (Мейсурова и др., 2011а, б). Типичным поллютантом является аммиак (NH3). Аммиак под воздействием атмосферной влаги преобразуется в ионы аммония (NH4+) (Исидоров, 2001; Покровская, Бельцова, 2006; Мейсурова и др., 2011б). Аммиак может нейтрализовать атмосферные кислотные соединения (аэрозоли HNO3 и H2SO4). Механизм образования сульфат (7, 8) и нитрат аммония (9) эффективен в присутствии жидкой воды, т.е. в районах, где существуют облака и туманы: NH3 + H2SO4 = NH4HSO4, NH3 + NH4HSO4 = (NH4)2SO4, NH3 + HNO3 = NH4NO3. В этой связи (7, 8) (9) при моделировании антропогенного загрязнения в лабораторных 80 условиях учитывали влияние таких аммонийных соединений как NH4OH, (NH4)2SO4 и NH4NO3. В качестве соединений тяжелых металлов использовали соединения свинца и кадмия (Pb(NO3)2, Сd(NO3)2). Химические свойства Pb(NO3)2 и Сd(NO3)2 во многом определили выбор этих соединений для модельного эксперимента. Оба соединения хорошо растворимы в воде, в растворах диссоциируют на катионы металлов (Pb2+, Сd2+) и нитрат-анион (NO3–). В атмосферу кадмий попадает при сжигании изделий из пластмассы, куда он добавляется для прочности, в составе красителей, при нанесении антикоррозионных покрытий на металлы. Выбросы свинца в атмосферу происходят за счет металлургической промышленности, топливно-энергетического (производство этилированных бензинов); химической отрасли, комплекса стекольных предприятий, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, машиностроения (производство аккумуляторов) (Свинец как скрытая угроза …, 2012). Среди ароматических соединений выбрали токсичные ароматические углеводороды – толуол (C6H5CH3) и ксилол (C6H4(СН3)2). Данные соединения хорошо растворимы в большинстве органических растворителей, легче воды и поэтому в ней не растворяются (Сенявин, Мясоедов, 1987). Основным источником C6H5CH3 и C6H4(СН3)2 в воздухе являются металлургическая промышленность, автотранспорт, производство пластмасс, лаков, красок, клеящих веществ. Особый интерес представляет промышленный загрязнитель – фенол (С6H5OH). Фенол – это производное бензола, которое содержит гидроксильную группу, хорошо растворим в воде, парит при комнатной температуре. Его основным источником являются нефтехимические, лесохимические, коксохимические, фармацевтические, металлургические и некоторые другие предприятия. С6H5OH также можно обнаружить в выхлопных газах автомобилей, табачном дыме, и в некоторых пищевых продуктах. В природных экосистемах поглощение поллютантов слоевищами лишайников происходит разными способами. В первом случае они попадают в слоевище благодаря поглощению из воздуха водяных паров с поллютантами. Такое воздействие в большей степени соответствует воздействию, которое осуществляется при фумигации. Данное обозначение этого способа воздействия использовано в работе. В другом случае 81 поллютанты попадают на слоевище с атмосферными осадками в виде дождей. В этой связи при разработке и реализации лабораторных экспериментов следует моделировать оба способа взаимодействия с поллютантами. Лабораторные испытания по моделированию антропогенного загрязнения проводили двумя способами: фумигация индикаторных видов лишайников; искусственный дождь или орошение. Наиболее полно процедура проведения каждого из способов воздействия поллютантов на индикаторные виды лишайников рассмотрена в главах 3.2.1. и 3.2.2. Однако сущность каждого из способов состоит в следующем. Фумигационные исследования проводили с использованием закрытых камер (эксикаторов), дно которых заполняли определенным количеством поллютанта с известными свойствами (состав, концентрация, температура, влажность). К внутренней поверхности крышек эксикаторов крепили слоевища индикаторных видов лишайников. Экспонирование лишайников над парами поллютантов длилось 7 дней. Загрязненные дождевые осадки (искусственный дождь, или орошение) воссоздавали в лаборатории с использованием распылителей. Для этого слоевища индикаторных видов лишайников помещали на дно эксикаторов. В течение 5 дней слоевища лишайников опрыскивали пульверизатором растворами разных экотоксикантов с заданными объемами и концентрациями. Результаты по фумигации поллютантов и воздействия искусственных дождей (орошение) использовали для установления связи между составом поллютантов, их концентрациями и реакциями индикаторных видов лишайников, направленных на установление связей «доза–эффект» (Бязров, 2002). 3.2.1. Фумигация 3.2.1.1. Воздействие одного поллютанта В лабораторных условиях образцы лишайников подвергали действию отдельных поллютантов разных концентраций. Для этого в эксикаторы (1 – 33) объемами 1 л 82 налили по 30 мл соответствующих кислот, растворы солей аммонийных соединений, тяжелых металлов и фенол разных концентраций (табл. 2). Таблица 2 Схема эксперимента по отдельному воздействию поллютантов № Наименование поллютанта (п) С,% Объем и масса Вид лишайника реактивов Evernia MС, VКК Vводы Hypogymnia Parmelia Xanthoria physodes sulcata parietina mesomorpha г мл* мл 0 нет – – – – + + + + 1 0,05 – 0,02 29,98 + + + + 2 0,50 – 0,20 29,80 + + + + 3 2,00 – 0,61 29,39 + + + + 4 4,00 – 1,22 29,78 + + + + H2SO4 5 6,00 – 1,84 28,16 + + + + 6 8,00 – 2,45 27,55 + + + + 7 10,00 – 3,06 26,93 + + + + 8 98,00 – 30,00 – + + + + 9 0,05 – 0,02 29,98 + + + + 10 0,50 – 0,23 29,77 + + + + 11 2,00 – 0,92 29,08 + + + + 12 4,00 – 1,85 28,15 + + + + HNO3 13 8,00 – 3,69 26,31 + + + + 14 16,00 – 7,38 22,62 + + + + 15 32,00 – 14,77 15,23 + + + + 16 65,00 – 30,00 – + + + + 17 0,05 – 0,04 29,96 + + + + 18 0,50 – 0,43 29,57 + + + + 19 2,00 – 1,71 28,29 + + + + 20 HCl 4,00 – 3,42 26,57 + + + + 21 8,00 – 6,86 23,14 + + + + 22 12,00 – 10,29 19,71 + + + + 23 35,00 – 30,00 – + + + + 24 0,05 – 0,15* 29,85 + + + + NH4OH 25 0,10 – 0,30* 29,70 + + + + 26 1,00 – 3,00* 27,00 + + + + 27 Pb(NO3)2 1,00 0,30 – 29,70 + + + + 28 5,00 1,50 – 28,50 + + + + 29 Сd(NO3)2 1,00 0,30 – 29,70 + + + + 30 5,00 1,50 – 28,50 + + + + 31 0,50 0,15 – 29,85 + + + + С6H5OH 32 1,00 0,30 – 29,70 + + + + 33 5,00 1,50 – 28,50 + + + + Примечание: Мс – масса соли; VКК – объем концентрированной кислоты; * – расчет относительно концентрированного медицинского нашатырного спирта (10%). 83 В эксикаторы 34 – 35 налили по 15 мл токсичных соединений ароматический природы – толуол и ксилол. Все эксикаторы плотно закрыли крышками, к внутренней поверхности которых прикрепили влажные образцы индикаторных видов лишайников из фоновой зоны (рис. 9). Время экспонирования образцов индикаторных видов лишайников над поллютантами составило 7 дней, температурный режим – 22–25оС. Эксперименты проводили в 3-х кратной повторности. Всего было использовано около 396 образцов индикаторных видов лишайников. Выбор влажных образцов индикаторных видов лишайников для модельного эксперимента обусловлен их физиологической активностью. В слоевищах протекают метаболические процессы, в которые вовлекаются и токсичные поллютанты. В то время как сухие образцы лишайников могут быть латентными (Мейсурова и др., 2006а). Рис. 9. Модель воздействия отдельных поллютантов на лишайники В эксперименте использовали поллютанты разных концентраций, в том числе и высоких (табл. 2). Выбор высоких концентраций некоторых поллютантов обусловлен необходимостью получения быстрого эффекта от их воздействия. В природных условиях концентрации поллютантов в воздухе значительно ниже, и их действие на лишайник имеет накопительный характер. Для контроля четыре влажных образца индикаторных видов лишайников из фоновой зоны поместили в пустой герметичный эксикатор в течение аналогичного времени и температурного режима (табл. 2). 84 3.2.1.2. Комбинированное воздействие поллютантов Образцы индикаторных видов лишайников подвергли комбинированному воздействию несколькими поллютантами в лабораторных условиях (табл. 3). Для этого в каждый из эксикаторов (36 – 44) объемом 1 л поместили по две стеклянные емкости (диаметр в горлышке 5 см) с различными поллютантами – H2SO4 и HNO3, H2SO4 и HСl, HNO3 и HСl (рис. 10). Объем поллютантов в каждой стеклянной емкости был 15 мл. В эксикаторы 45 – 48 объемом 1 л поместили по 30 мл водных растворов солей NH4NO3 (HNO3 и NH4ОН) и (NH4)2SO4 (H2SO4 и NH4ОН). Соотношение концентраций выбранных поллютантов представлено в табл. 3. Все эксикаторы плотно закрыли крышками, к внутренней поверхности которых прикрепили образцы индикаторных видов лишайников. Рис. 10. Модель комбинированного воздействия поллютантов на лишайники Длительность экспонирования образцов индикаторных видов лишайников составила 7 дней, температура – 20–25ОС. Эксперименты по моделированию комбинированного воздействия несколькими поллютантами повторяли 3-х кратно. Всего было обработано 156 образцов индикаторных видов лишайников. 85 Таблица 3 Схема эксперимента по комбинированному воздействию поллютантов на индикаторные виды лишайников № Наименование поллютантов (п) СП1:СП2,% Вид лишайника VH2O, мл Hypogymnia Parmelia Xanthoria Evernia physodes sulcata parietina mesomorpha – 0,08 14,92 0,12 14,88 + + + + 36 0,50:0,50 – 0,31 14,69 0,46 14,53 + + + + 37 2,00:2,00 H SO : HNO 2 4 3 – 0,62 14,38 0,92 14,07 + + + + 38 4,00:4,00 – 14,92 + + + + 39 0,50:0,50 0,08 0,23 14,76 – 14,69 + + + + H2SO4:HСl 40 2,00:2,00 0,31 0,86 14,14 – 14,38 + + + + 41 4,00:4,00 0,62 1,71 13,29 – 0,12 14,88 0,23 14,76 + + + + 42 0,50:0,50 – 0,46 14,53 0,86 14,14 + + + + HNO3:HСl 43 2,00:2,00 – 0,92 14,08 1,71 13,29 + + + + 44 4,00:4,00 0,30 – 29,70 – – + + + + 45 1,00 NH4NO3 (HNO :NH ОН) 1,50 – 28,50 – – + + + + 46 5,00 3 4 0,30 – 29,70 – – + + + + 47 1,00 (NH4)2SO4 (H2SO4:NH4ОН) 1,50 – 28,50 – – + + + + 48 5,00 Примечание: СП1, СП2 – концентрации поллютантов в %; VКК1, VКК2 – объемы концентрированных кислот 1 и 2 поллютантов соответственно. MС, г Объем реактивов VКК1, мл VH2O, мл VКК2, мл 86 3.2.2. Искусственный дождь Влажные образцы индикаторных видов лишайников поместили на дно эксикаторов 49–52 (рис. 11). Ежедневно в течение 5 дней слоевища опрыскивали 1 и 5%-и водными растворами NH4NO3 и (NH4)2SO4 соответственно. На каждый эксперимент по орошению расходовали по 30 мл раствора. Эксперимент проводили при температуре – 20–25ОС. Процедуру орошения лишайника искусственным дождем повторяли трижды, обработали 48 образцов. Рис. 11. Модель воздействия загрязненных дождевых осадков на лишайники 3.3. Характеристика ключевых территорий Ключевыми территориями для проведения экологического мониторинга с использованием ИК спектрального анализа слоевищ служили два типа ландшафтов – антропогенно-трансформированные и охраняемые природные (Хохлова, 2002). Территории, в которых природные комплексы или любой из их компонентов подверглись коренному изменению под влиянием человека, рассматривали как антропогенно-трансформированные. Территорию, где уже сформировались и существуют без участия человека основные ландшафтные компоненты, рассматривали как охраняемую природную. В пределах каждой ключевой территории были собраны образцы среднеустойчивого к атмосферному загрязнению вида Hypogymnia physodes. Образцы лишайников снимали преимущественно с деревьев одного вида, которые не имели аномалий в развитии коры, механических повреждений и явных 87 признаков заболеваний. Образцы лишайников брали со стволов деревьев острым ножом на высоте 1,5 метра преимущественно с северо-восточной стороны. 3.3.1. Антропогенно-трансформированные территории На основе анализа инфраструктуры антропогенно-трансформированные Тверского территории региона (ландшафты), выбрали которые отличались степенью изменения их хозяйственной деятельностью, длительностью существования (рис. 12). Среди них промышленные районы: Калининский (г. Тверь, пос. Заволжский); Конаковский (г. Конаково, пос. Редкино); Ржевский (г. Ржев); Торжокский (г. Торжок); Вышневолоцкий (г. Вышний Волочек); Удомельский (г. Удомля); Бежецкий (г. Бежецк). Рис. 12. Основные физико-географические и хозяйственно-экономические районы и ключевые территории биомониторинга Тверской области: физико-географические провинции: ВВП – Верхневолжская, ВП – Валдайская, ПП – Прибалтийская, СМП – Смоленско-Московская; хозяйственно-экономические районы: ВР – Восточный, ЗР – Западный, ВТР – Волжско-Тверецкий, ПР – Приволжский, СР – Северный; ключевые территории: 1 – Калининский, 2 – Конаковский, 3 – Ржевский, 4 – Торжокский, 5 – Вышневолоцкий, 6 – Удомельский, 7 – Бежецкий районы, 8 – ЦЛГПБЗ 88 Пунктами сбора образцов лишайников в пределах каждой ключевой антропогенно-трансформированной территории служили рекреационные зоны (РЗ) разных типов – лесопарковые зоны, содержащие фрагменты естественной растительности, скверы, парки, а также искусственные древесные посадки, которые отличались друг от друга размерами, составом древесных пород, их возрастом, степенью удаленности от основных источников загрязнения (табл. 4). Общее число пунктов сбора материала в пределах ключевых антропогеннотрансформированных территорий составило 71. Калининский район – административная единица на юго-востоке Тверской области (рис. 12). В данном районе выбрали несколько объектов – административный центр области – г. Тверь, а также пос. Заволжский, основой специализацией которого является животноводство. Город Тверь (1931–1990 г. Калинин) один из древнейших городов Средней России. Он расположен на берегах реки Волги в районе впадения в неё рек Тьмаки и Тверцы. Площадь территории города составляет 152,22 км². С одной стороны, город уникален с культурно-исторической точки зрения и позиции сохранившихся компонентов природного разнообразия. С другой стороны, он имеет сложную промышленную инфраструктуру. Пунктами сбора материала выбрали различные по размерам и типам растительности РЗ, располагающиеся в разных районах города (Пролетарский, Московский, Центральный и Заволжский) (табл. 4). Пролетарский район – охватывает западную часть города; Московский район – восточную часть, ориентированную в сторону Москвы вдоль Московского шоссе; Центральный район – центральную часть города, включая исторический центр и прилегающие к нему территории; Заволжский район – всю левобережную (заволжскую) часть города, граничит с другими районами города по фарватеру Волги. В Пролетарском районе города исследовали 4 РЗ (сквер около ДК «Пролетарка», парк Текстильщик, Первомайская роща и лесопарк Мигалово). Все РЗ, кроме лесопарка Мигалово, располагаются вблизи Тверской ТЭЦ–1, Октябрьской железной дороги, ограничены магистралями с интенсивным автодвижением. В данном районе в настоящее время функционирует ОАО 89 «Тверская фармацевтическая фабрика», ранее предприятие легкой промышленности ОАО «Товарищество Тверская мануфактура». К лесопарку Мигалово прилегает военный аэродром «Мигалово» с взлетно-посадочной полосой для обслуживания самолетов крупнотоннажной транспортной авиации и военный полигон. В Московском районе изучили 4 РЗ – парк на пл. Гагарина, сквер героев Чернобыля, а также Березовую и Бобачевскую рощи. В данном районе имеются предприятия химической отрасли – ОАО «Тверьхимволокно – Полиэфир», ОАО «Тверьхимволокно – Вискоза», ОАО «Искож-Тверь», современный завод ОАО «Сибур-ПЭТФ» с передовой технологией; энергетической – Тверская ТЭЦ–4; машиностроительной – ОАО «Тверской экскаваторный завод», ЗАО «Тверской экспериментально-механический завод». Основной продукцией ОАО «Тверьхимволокно – Полиэфир» являются полиэфирные нити, полипропиленовые шпагаты, ткани тарные полипропиленовые, тросы и др. (Товаропроизводители …, 2002); ОАО «Тверьхимволокно – Вискоза» – нити вискозные текстильные, волокно вискозное, сульфат натрия (Тверская область …, [2012]). ОАО «Искож – Тверь» изготовляет искусственные кожи различного назначения, линолеум, пленочные материалы, киноэкраны, кровельные покрытия (Товаропроизводители …, 2002); ОАО «Сибур-ПЭТФ» – бутылочный гранулят ПЭТ (Сибур ПЭТФ, [2012]). Предприятия машиностроительной отрасли специализируются на выпуске экскаваторов и подъемно-строительного оборудования (Тверской экспериментально …, [2012]; Тверской экскаватор …, [2012]). В Московском районе города проходят крупные магистрали, в том числе осуществляется выезд на скоростную автомобильную дорогу Москва – Санкт-Петербург (федеральная автомобильная дорога М10). В Центральном районе выбрали 4 РЗ (парки Победа и Детский, Городской сад, сквер при Клинической областной больнице (КОБ)). Это старейший район города по размеру самый маленький, давно освоен, результатом чего, является высокая интенсификация производства. Преимущественно здесь сконцентрированы предприятия легкой (ОАО «Тверская швейная фабрика», ОАО 90 «Тверская прядильно-ткацкая фабрика им. А.П. Вагжанова») и пищевой промышленности (ОАО «Волжский пекарь», ЗАО «Хлеб» и т.д.), развита внутригородская транспортная сеть. В Заволжском районе работу проводили в 2-х РЗ – сквере вагоностроителей и Комсомольской роще. Обе РЗ находятся в зоне воздействия ОАО «Тверской вагоностроительный завод», который ориентирован на массовый выпуск различных типов пассажирских вагонов локомотивной тяги и комплектующих к ним (Тихомиров, Емельянов, 1994). В районе действуют также крупные строительные компании – ОАО «Тверской домостроительный комбинат», ООО «Тверское СМУ-2 МЭС», проходят крупные магистрали, в том числе осуществляется выезд на скоростную автомобильную дорогу Москва – СанктПетербург М10. Заволжский – посёлок сельского типа в Калининском районе Тверской области. Он расположен в 11 км к западу от Твери, вдоль скоростной автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург М10. Основным предприятием поселка является свиноводческий комплекс ОАО племзавод «Заволжский». Пунктами сбора материала служили единичные экземпляры деревьев, искусственные лесопосадки как на территории свиноводческого комплекса (возле помещений откорма скота и навозохранилища), так и в разной степени удаленные от него в западном направлении (90 м от комплекса), северо-западном (70 м) и юго-восточном (80 и 200 м) (табл. 4). 91 Таблица 4 Краткая характеристика пунктов сбора лишайников изученных ключевых территорий (КТ) Г. Тверь КТ 1 2 № п/н1 РЗ Тип РЗ2 1 2 Пролетарский район: сквер около ДК «Пролетарка» парк Текстильщик и и 3 Первомайская роща е 4 лесопарк Мигалово е 5 6 7 8 Московский район: парк на пл. Гагарина сквер героев Чернобыля Березовая роща Бобачевская роща 9 10 11 12 Центральный район: парк Победы Детский парк Городской сад сквер при КОБ и и е и и и и и Источники загрязнения промышленность Тверская ТЭЦ-1, ОАО «Тверская фармацевтическая фабрика», ранее ЗАО «Тверской камвольный комбинат», ОАО «Товарищество Тверская мануфактура», Тверская ТЭЦ-1 – ОАО «Тверьхимволокно – Полиэфир», ОАО «Тверьхимволокно – Вискоза», ОАО «Искож–Тверь», ОАО «Сибур–ПЭТФ», Тверская ТЭЦ– 4, ОАО «Тверской экскаваторный завод», ЗАО «Тверской экспериментальномеханический завод» ОАО «Тверская швейная фабрика», ОАО «Тверская прядильно-ткацкая фабрика им. А.П. Вагжанова», АОЗТ «Тверьпищепром», ОАО «Волжский пекарь» – номер пункта наблюдений. и – фрагменты искусственной растительности; е – фрагменты естественной растительности 92 транспорт автотранспорт железнодорожный транспорт (Октябрьская железная дорога) автотранспорт, (выезд на Старицкое шоссе) военный аэродром «Мигалово» автотранспорт (выезд на федеральную автомобильную дорогу М10), трамвайные и троллейбусные линии другие источники АЗС, отопительные системы частного жилого сектора, бытовые свалки АЗС, склады горюче смазочных материалов, бытовые свалки автотранспорт, трамвайные отопительные системы и троллейбусные линии частного жилого сектора 13 14 и лесопосадки в западном направлении от комплекса (90 м от комплекса) лесопосадки в северозападном направлении от комплекса (70 м от комплекса) лесопосадки в юго-восточном направлении от комплекса (80 и 200 м от комплекса) сквер по ул. Комсомольский сквер и 22 сквер по ул. Новопочтовая и 23 сквер по ул. Народная (Больничный городок) сквер по ул. Строителей и Конаковский сосновый бор «Зеленый бор» е 16 пос. Заволжский и е единичные деревья на территории комплекса 15 17 18 19 20 21 г. Конаково Заволжский район: сквер Вагоностроителей Комсомольская роща 24 25 ОАО «Тверской вагоностроительный завод», ОАО «Тверской домостроительный комбинат», ООО «Тверское СМУ-2 МЭС» помещения откорма скота, навозохранилище на территории ОАО племзавод «Заволжский» ОАО племзавод «Заволжский», сельскохозяйственные поля автотранспорт (выезд на федеральную автомобильную дорогу М10), трамвайные и троллейбусные линии федеральная автомобильная дорога М10 бытовые свалки автотранспорт отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки несанкционированные свалки отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки и и и и ОАО племзавод «Заволжский», сельскохозяйственные поля, котельная в поселке Заволжский ООО «Завод Микроприбор» Мехлесхоз, ОАО «Конаковский фаянсовый завод», ОАО «Конаковский завод механизированного инструмента» Мехлесхоз 93 автотранспорт – отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки и 28 сквер по ул. Энергетиков (около Дворца спорта Конаковской ГРЭС) сквер по ул. Набережная р. Волги сосновый бор «Заборье» 29 сквер в старой части поселка и 30 сквер около ОАО «Редкинский опытный завод» парк Академический и древесные насаждения по ул. Гарибальди и 33 34 сквер на Осташковском ш. сквер на. Ленинградском ш. и и 35 36 37 38 39 сквер на пл. Революции сквер по ул. Никиты Головни Городской сад парк им. Грацинского В.В. сквер по ул. Краностроителей и е е е и 40 сквер по ул. Октябрьская и, е 41 сквер по ул. Мира и, е 26 пос. Редкино 27 31 г. Ржев 32 и е ОАО «Конаковский фаянсовый завод», ОАО «Конаковская ГРЭС» ОАО «Конаковская ГРЭС» автотранспорт – автотранспорт ОАО «Конаковский завод автотранспорт механизированного инструмента», Конаковского завода крупнопанельного домостроения ОАО "Мосэнергострой" ОАО «Редкинский опытный железнодорожный завод» транспорт (Октябрьская железная дорога) е ОАО «Ржевский экспериментальный ремонтномеханический завод» ОАО «Ржевмаш» ОАО «Ржевмаш», железнодорожная станция РжевБелорусский – – ОАО «Ржевский краностроительный завод» 94 отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки автотранспорт – – автотранспорт, железнодорожный транспорт – несанкционированные свалки – – – – охраняемая автостоянка – Ржевская нефтебаза (филиал ОАО «Тверьнефтепродукт») – автотранспорт – древесные насаждения по Калининскому шоссе и 43 древесные насаждения по ул. Мира и 44 парк около Городского дома культуры на пл. Пушкина сквер по ул. Луначарского и 46 древесные насаждения по ул. Дзержинского и 47 древесные насаждения по ул. Энгельса древесные насаждения по ул. Лесозаводская и древесные насаждения по ул. Стеклозаводская древесные насаждения по ул. ул. Большая Садовая древесные насаждения по ул. Красноармейская и 52 древесные насаждения по ул. Ворошилова и 53 древесные насаждения по ул. Восточная и г. Торжок 42 45 48 г. Вышний Волочек 49 50 51 е и и и ОАО «Торжокские золотошвеи» ОАО «Торжокский завод полиграфических красок» – ОАО «Торжокский деревообрабатывающий завод» ОАО «Кожгалантерейная фабрика», ОАО «Торжокский вагоностроительный завод» ОАО «Торжокский вагоностроительный завод» ОАО «Вышневолоцкий мебельный ДОК» автотранпорт (выезд на федеральную автомобильную дорогу М10 на юго-востоке) автотранспорт, железнодорожный транспорт автотранспорт автотранпорт (выезд на федеральную автомобильную дорогу М10 на востоке) склады горюче смазочных материалов несанкционированные свалки отопительные системы частного жилого сектора, несанкционированные свалки автотранспорт, федеральная отопительные системы автомобильная дорога М10 частного жилого сектора – ООО «Стекольный завод им. 9 Января» ОАО «Вышневолоцкая зеркально- автотранспорт – багетная фабрика» ОАО «Вышневолоцкий автотранспорт, федеральная отопительные системы леспромхоз» автомобильная дорога М10 частного жилого сектора ООО «Вышневолоцкий автотранспорт (выезд на отопительные системы механический завод» Удомельское шоссе) частного жилого сектора филиал ОАО Метровагонмаш «Вышневолоцкий – машиностроительный завод» 95 г. Удомля и ее окр. 54 55 56 57 58 59–62 63 64 г. Бежецк 65 66 67 68 69 70 71 72-77 древесные насаждения по ул. Красная и сквер по ул. Венецианова сквер по ул. Энтузиастов сквер по ул. Энергетиков Трансплантационные исследования: На территории КАЭС (около градирен) В районе КАЭС (на расстоянии 1,5; 1,9; 6,0 и 10,0 км от КАЭС) древесные насаждения по ул. Тверская древесные насаждения по ул. Нижняя древесные насаждения по ул. Кашинская древесные насаждения по пер. Октябрьский древесные насаждения по ул. Нечаева сквер на пл. Советской древесные насаждения по пр. Ленина древесные насаждения по ул. Краснослободская древесные насаждения по ул. Молодежная верховье реки Тюдьма е и и и ФЛ Вышневолоцкая ТЭЦ ГУ ОАО «ТГК-2», ООО «Вышневолоцкий Хлопчатобумажный Комбинат» КАЭС, ООО «Русский лес», автотранспорт Удомельский молокозавод, ТОО. КАЭС – КАЭС единичный автотранспорт и,е и,е – и,е – и ОАО «Бежецкий опытноэкспериментальный завод» – АЗС, склады горюче смазочных материалов, – резервная котельная на территории КАЭС автотранспорт отопительные системы частного жилого сектора автотранспорт – и – и – и и,е и и е ОАО «Ремонтно-механический завод», ОАО Бежецкий спиртзавод «Алвист» ОАО «Бежецкий завод «Автоспецоборудование» ОАО «Бежецксельмаш» – 96 несанкционированные свалки автотранспорт, железнодорожная ветка Сонково – Бологое – отопительные системы частного жилого сектора – ЦЛГПБЗ 78–79 80 верховье реки Межи е пос. Заповедный е – – – – 97 – отопительные системы частного жилого сектора Конаковский район крупный промышленный район, который располагается на юго-востоке области (рис. 12). В районе сконцентрированы крупные предприятия энергетической и химической отраслей. В районе исследовали административный центр района – г. Конаково и поселок городского типа Редкино (пос. Редкино). Город Конаково расположен в устье р. Донховки, на берегу Иваньковского водохранилища, в 82 км к юго-востоку от Твери. Общая площадь города – 39,03 км², численность населения по данным Всероссийской переписи 2010 года – 41303 (Всероссийская перепись …, 2010). В Конаково, как и в самом районе, преобладает промышленное производство (табл. 4). Ведущими промышленными предприятиями являются ОАО «Конаковская ГРЭС», ОАО «Конаковский фаянсовый завод», ОАО «Конаковский завод механизированного инструмента», Конаковский завод стальных конструкций, правопреемником которого является ОАО «Энергостальконструкция», завод крупнопанельного домостроения. В зависимости от времени жилой застройки город условно делят на две части – «старую» и «новую». В старой части города по берегам р. Донховка образцы лишайников собрали в 5-ти РЗ. Среди них 4 сквера по улицам Комсомольский сквер, Новопочтовая, Народная и Строителей. Данные РЗ в разной степени удалены от ОАО «Конаковский фаянсовый завод», ОАО «Конаковский завод механизированного инструмента», ООО «Завод Микроприбор», плотно окружены внутригородской сетью транспорта. Отдельно от основной части города лесополосой с юга на северо-восток протянулся Конаковский сосновый бор «Зеленый бор», который также послужил местом сбора лишайников. В новой части города сбор образцов лишайников осуществили в 3-х РЗ – скверах по улицам Энергетиков (около Дворца спорта Конаковской ГРЭС) и Набережной р. Волги (около ДК «Современник»), а также в сосновом бору «Заборье». Все РЗ находятся в зоне влияния ОАО «Конаковская ГРЭС». Сосновый бор «Заборье» застроен частными домами, по периметру ограничен 98 предприятиями ОАО «Конаковский завод механизированного инструмента», Конаковский завода крупнопанельного домостроения ОАО "Мосэнергострой" Современный благоустроенный пос. Редкино Конаковского района Тверской области находится в 39 км к юго-востоку от областного центра. Площадь поселка 26,1 км², население 11 536 жителя. Исторически он делится на две части: старая, утопающая в зелени садов частных домов, и новая, состоящая из двух-пяти-этажных домов. Градообразующим предприятием поселка является ОАО «Редкинский опытный завод», основанный в 1902 г. Первоначально завод был торфококсовальным производством, на нем производили кокс, парафин, фенол, крезол, креолин и другие продукты переработки (Конаковский район …, 2003). После войны завод реорганизовали в закрытое предприятие, где отрабатывали химические технологии в небольших масштабах перед серийным выпуском, изготовляли ракетное топливо, смазочные материалы для подводных лодок, занимались уничтожением высокотоксичных продуктов из цветных металлов. В настоящее время сферой деятельности завода являются элементоорганическая химия (Si, Al, Fe); высокотемпературные процессы и материалы (пирографит, нитевидные кристаллы SiC, AlN, ZnO, порошки BN, AlN); олово- и аллюмоорганические катализаторы; карбонилы металлов W, Mo; ингибиторы коррозии (атмосферной и кислотной); продукты органического синтеза (адамантан, модифицированные палладия; пинан); хладон–13, кремнеорганикой; аффинаж; магнитные хладон–23; катализаторы жидкости и эпоксидные на смолы, основе платины, ферромагнитные порошки; нестандартное химическое оборудование из углеродистой, нержавеющей стали и титана; медицинские препараты (ремантодин, дротаверин); присадки к топливам, стеклоочиститель (Товаропроизводители …, 2002; Конаковский район …, 2003). В пос. Редкино лишайники собрали из трех РЗ, которые в разной степени удалены от ОАО «Редкинский опытный завод» (табл. 4). На юго-западе поселка, в его старой части исследовали один сквер, располагающийся вдоль железнодорожного полотна – Октябрьской железной дороги. В новой части 99 поселка образцы собрали из двух РЗ – сквере на юго-востоке, который непосредственно граничит с ОАО «Редкинским опытным заводом» и парке «Академическом» в северной части. Ржевский район расположен на юге Тверской области (рис. 12). Основными направлениями экономики района являются льноводство и льнообработка, молочное животноводство и птицеводство (Ржевский район). Крупные промышленные предприятия машиностроения и пищевой промышленности сосредоточены в административном центре района – г. Ржев, где и провели исследования. Ржев первый по течению город на Волге, который находится в 117 км от Твери. Площадь города – 56,17 км², численность населения – 60141 человек (Всероссийская перепись …, 2010). Волга разделяет город на два исторических района – Советскую и Красноармейскую стороны. В городе пересекаются железные дороги Москва – Рига, Мурманск – Новороссийск. Здесь сосредоточены крупные предприятия тяжелого машиностроения. ОАО «Ржевский экспериментальный ремонтномеханический завод» обеспечивает строительные организации средствами малой механизации, грузоподъёмными машинами, дорожной и строительной техникой (Ржевский экспериментальный …, [2012]). ОАО «Ржевмаш» является ведущим производителем оборудования для приготовления бетонных смесей (Ржевмаш …, [2012]); ОАО «Ржевский краностроительный завод» – подъемной техники (Ржевский краностроительный …, [2012]). Имеются Ржевский завод автотракторного электрооборудования – ОАО «Элтра», Ржевская нефтебаза (филиал ОАО «Тверьнефтепродукт»). В городе образцы лишайников собрали в 10 РЗ (табл. 4). На Красноармейской стороне, которая охватывает правобережную исторически сложившуюся часть города, определили 8 пунктов сбора материалов. Среди них на северо-западе – скверы и древесные насаждения около предприятий и железнодорожной станции по ул. Гарибальди, Осташковскому ш. и Ленинградскому ш.; на востоке – древесные насаждения по ул. Краностроителей. 100 Другие пункты – скверы на пл. Революции и Никиты Головни, Городской сад и парк им. В.В. Грацинского сосредоточены в центральной части города, окружены плотной жилой застройкой и внутригородской транспортной сетью. На Советской стороне, охватывающей левобережную часть города по р. Волга образцы лишайников собрали в скверах по ул. Октябрьская которые окружены транспортными путями и жилыми и Мира, домами. Здесь располагается Ржевская нефтебаза (филиал ОАО «Тверьнефтепродукт»). Торжокский район расположен в центральной части Тверской области (рис. 12). На сегодняшний специализация момент мясомолочное район сельскохозяйственный: животноводство и основная льноводство. В административном центре района – г. Торжке сосредоточен практически весь промышленный потенциал Торжокского района. Торжок расположен на р. Тверца, в 61 км к северо-западу от Твери (рис. 12). Относительно р. Тверца Торжок делится на правую и левую части. Общая площадь города составляет 58,8 км2, численность населения – 47326 человек (Всероссийская перепись …, 2010). Рядом с городом проходит скоростная автомобильная дорога Москва – Санкт-Петербург М10, ветка Октябрьской железной дороги. В Торжке имеются крупные предприятия тяжелого машиностроения – ОАО «Торжокский вагоностроительный завод», ОАО «Торжокский механический завод». Представлена химическая – ОАО «Пожтехника», ОАО «Торжокский завод полиграфических красок», на долю которых приходится 70 % всей промышленной продукции города; деревообрабатывающая – ОАО «Торжокский деревообрабатывающий завод»; пищевая – ОАО «Торжокский мясокомбинат»; легкая отрасли – ЗАО «Торжокская обувная фабрика», ОАО «Торжокская швейная фабрика». В городе развито старинное золотошвейное ремесло – ОАО «Торжокские золотошвеи», действует Центр подготовки и переучивания летного состава Российской авиации. В Торжке выбрали 6 пунктов сбора материала (табл. 4). Среди них на правой стороне р. Тверца – парк около Городского дома культуры на пл. Пушкина и сквер по ул. Луначарского. Парк около Городского дома культуры – это 101 исторический центр, основное место отдыха горожан. Парк окружен застройками частного жилого сектора, внутригородской транспортной сетью автомобильных дорог. Сквер по ул. Луначарского находится на северо-западе города около ОАО «Торжокский деревообрабатывающий завод». На левой стороне р. Тверца образцы лишайников сняли с древесных насаждений на северо-востоке около ОАО «Торжокский вагоностроительный завод» – по улицам Дзержинского и Энгельса; на юго-востоке около ОАО «Торжокский завод полиграфических красок» – по Калининскому шоссе и ул. Мира. Все древесные насаждения растут вдоль оживленных дорог, имеющих выход на скоростную автомобильную дорогу Москва – Санкт-Петербург М10. Вышневолоцкий район находится в северо-западной части Тверской области (рис. 12). Экономика района – сельское хозяйство, стекольная промышленность, лесозаготовка и лесопереработка. Исследования проводили в административном центре района – г. Вышний Волочек. Вышний Волочек стоит на р. Цне (Вышневолоцкое водохранилище), в 119 км к северо-западу от Твери. Общая площадь города 54 км², численность населения – 51403 чел. Город стоит по маршруту железнодорожной линии Москва – Санкт-Петербург, где останавливаются многие пассажирские поезда, электрички по маршруту Бологое – Тверь. По центральной части города проходит скоростная автомобильная дорога Москва – Санкт-Петербург М10. Ее наличие негативно сказывается на окружающей среде, жизни в городе и здоровье граждан. Сужение трассы в черте города с двух- до однополосной, светофоры, плохое асфальтовое покрытие затрудняют проезд большому потоку автомобилей, грузовиков-фур, создают многокилометровые пробки, увеличивая загазованность атмосферы. В городе имеется Вышневолоцкая ТЭЦ. Первоначальным топливом станции был торф и мазут. В настоящее время основное топливо – природный газ, мазут. На водосбросах Вышневолоцкого водохранилища работают две малые ГЭС (Новотверецкая мощностью 2,4 МВт и Ново-Цнинская мощностью 0,22 МВт). 102 Действуют предприятия тяжелого машиностроения, стекольной промышленности, лесопереработки, легкой промышленности. В Вышнем Волочке образцы лишайников собрали из 7 мест. Преимущественно это древесные насаждения около различных предприятий (табл. 4). На правой стороне р. Цна образцы снимали с древесных насаждений по улицам Лесозаводская (около ОАО «Вышневолоцкий мебельный ДОК»), Стеклозаводская и Большая Садовая (около предприятий стекольной промышленности). На левой стороне р. Цна материал собрали в 4 пунктах по улицам Красноармейская, Ворошилова, Восточная и Красная. Здесь сконцентрированы предприятия лесозаготовки и лесопереработки, тяжелого машиностроения, энергетической и легкой промышленности. Удомельский район расположен в северной части Тверской области (рис. 12). В структуре промышленного производства района основная отрасль – атомная энергетика, представленная Калининской АЭС (КАЭС). КАЭС расположена на южном берегу оз. Удомля, недалеко от административного центра Удомельского района – г. Удомля. В этой связи исследования провели в самой Удомле и в районе КАЭС. Город Удомля расположен в северной части Тверской области, в 176 км от Твери. Территория города небольшая – 9 км2, население – 32 тысячи чел. (Всероссийская перепись …, 2010). В городе действуют предприятия, которые ориентированы на удовлетворение социальных потребностей города. К ним относят предприятия пищевой отрасли, лесозаготовки и лесопереработки. Имеются автозаправочные станции, склады горюче смазочных изделий (табл. 4). В Удомле образцы лишайников снимали в трех РЗ города – скверах по ул. Венецианова, Энтузиастов и Энергетиков (табл. 4). Скверы находятся в южной части города, окружены автострадами. В непосредственной близости находятся авторемонтные мастерские, автостоянки, АЗС, некоторые предприятия. 103 Большая часть территории КАЭС является антропогенно- трансформированной, где отсутствуют либо древесные породы, являющиеся субстратом для произрастания лишайников, либо сами образцы необходимого индикаторного вида на имеющихся единичных экземплярах древесных пород. В этой связи в районе КАЭС провели трансплантацию образцов лишайников из фоновой зоны (дер. Ферязкино Калининского района Тверской области). Трансплантацию лишайников проводили в период с июня 2009 г. по июнь 2010 г. Длительность трансплантационного периода образцов лишайников в районе КАЭС составила один календарный год. Для получения достоверных данных эксперимент по трансплантации образцов лишайников повторили с июня 2010 г. по июнь 2011 г. Пунктами трансплантации образцов лишайников выбрали территорию в районе КАЭС – около градирен и некоторые базовые точки контроля, выделенные в соответствии с программой мониторинговых исследований, которые по-разному удалены от станции (табл. 4). Образцы лишайника Hypogymnia physodes вместе с кусочками коры (толщиной 2-3 см) снимали со стволов деревьев. После сбора материал хранили в бумажных конвертах в проветриваемом помещении при комнатной температуре в течение 3-х дней. Затем кусочки коры с образцами лишайника фиксировали к деревянной доске, которую в свою очередь крепили с северной стороны дерева на высоте 1,3 м от его основания. Бежецкий район – административная единица в северо-восточной части Тверской области (рис. 12). Основной специализацией района является сельское хозяйство. Крупные промышленные предприятия, на долю которых приходится около 70% производимого товара в районе сосредоточены в административном центре – г. Бежецке, поэтому исследования провели в нем. Город Бежецк расположен в северо-восточной части Тверской области, в 126 километрах от Твери. Общая площадь города – 17 км², численность населения – около 24 517 жителей (Всероссийская перепись …, 2010). С юга на север через город протекает р. Молога, принимая в городской черте один из своих притоков – р. Остречину. В черте города также протекает р. Похвала. 104 В городе определили 9 пунктов сбора материала (табл. 4). Среди них древесные насаждения вдоль дорог на правой стороне р. Молога по улицам Нижняя и Тверская, окруженные частными жилыми застройками. На левой стороне р. Молога при впадении в нее р. Остречины образцы лишайников снимали с древесных насаждений по улицам Кашинская, Нечаева, пер. Октябрьский; проспекте Ленина, в сквере на пл. Советской. Это основная часть города, с прямоугольной сеткой улиц, ее исторический центр. Здесь находятся такие предприятия как ОАО «Ремонтно-механический завод»; ОАО «Бежецкий опытно-экспериментальный завод», который производит минипекарни, металлоконструкции, технологическое оборудование; ОАО Бежецкий спиртзавод «Алвист», который выпускает спирт высшей очистки, фирменные водки. На правом берегу р. Остречина в северной части города образцы лишайников снимали с древесных насаждений по улицам Краснослободская и Молодежная. Здесь функционируют ОАО «Бежецкий завод «Автоспецоборудование», который производит компрессоры и другие виды гаражного оборудования, ОАО «Бежецксельмаш» – сельскохозяйственное оборудование для почвообработки и кормозаготовки и ряд других предприятий. Кроме того, в северной части города проходит железнодорожная ветка Сонково – Бологое. 3.3.2. Охраняемые природные территории В качестве Центрально–Лесной (ЦЛГПБЗ). ключевой охраняемой государственный ЦЛГПБЗ природной природный располагается на территории биосферный территории выбрали заповедник Нелидовского, Андреапольского и Селижаровского районов Тверской области (рис. 12). Общая площадь ЦЛГПБЗ – 24 447 га, охранная зона составляет 46 061 га. В заповеднике протекают крупные реки Тудовка, Жукопа и Тюдьма, которые впадают в Волгу, а также р. Межа, относящиеся к бассейну Западной Двины. Имеются крупные верховые болота – Катин мох и Старосельский мох. 105 ЦЛГПБЗ занимает особое место среди охраняемых природных территорий Восточной Европы. В заповеднике сохранились коренные лесные сообщества с характерной структурой, составом и комплексом редких, уязвимых компонентов биоразнообразия. В его лесных массивах достаточно полно представлен комплекс индикаторных видов, характерных для старовозрастных коренных сообществ (Нотов и др., 2011). Отмечено 546 видов сосудистых растений, 164 вида мхов, (Миняев, Конечная, 1976; Пукинская, 2008; Конечная, 2012; Центрально-Лесной …, [20052012]). Целесообразность выбора ЦЛГПБЗ в качестве ключевой природной территории обусловлена тем, что, несмотря на буферное значение как эталона уникальных ландшафтов и растительных сообществ в нем, как и в других ООПТ не исключены все возможные варианты негативного воздействия. Например, при лесных пожарах, которые могут возникать и без участия человека фитоценозы становятся наиболее уязвимыми. За последние десятилетия на территории ЦЛГПБЗ пожары возникали неоднократно (Желтухина и др., 2002). При выборе пунктов сбора образцов лишайников в пределах заповедника руководствовались данными специального анализа о пожарах, происходивших в разные годы в ЦЛГПБЗ (Желтухина и др., 2002). В начале 90-х гг. ХХ в. в центральной части заповедника произошли два небольших пожара: в верховьях р. Тюдьмы, где выгорело 1,2 га и на сенокосном угодье – 1,0 га. В конце 90-ых гг. (1999 г.) из-за аномально сухого лета, сухой грозы и наличия вывалов сильный пожар возник в центральной части заповедника – придолинной части р. Тюдьма на площади 144 га. К местам основного влияния пожаров в заповеднике приурочены пункты сбора образцов лишайников (72 – 80) (табл. 4). Образцы лишайников снимали в пределах заповедного ядра – в верховьях рек Тюдьма (72 –77) и Межи (78 – 79). Эта территория понижена, имеет избыточную увлажненность. В районе водораздела с истоками рек Межи и Тюдьмы, находятся крупные болотные массивы – Катин Мох, Старосельский Мох. Возникшие в 1999г. пожары были локализованы в верховьях р. Тюдьмы (Желтухина и др., 2002). Кроме того образцы лишайников собрали за пределами заповедного ядра 106 в пос. Заповедный (80), располагающийся в охранной зоне, где ведется рациональное землепользование, разрешена хозяйственная деятельность, не наносящая ущерб природным ресурсам. 3.4. Фурье-ИК Фурье-ИК спектральные исследования спектральный анализ образцов лишайников, испытавших воздействие поллютантов в лабораторных условиях, а также собранных в пределах антропогенно-трансформированных и охраняемых природных территорий провели в лаборатории спектроскопии Центра коллективного пользования (ЦКП) ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет». Из большого разнообразия методик подготовки образцов выбрали метод приготовления таблеток с бромидом калия (KBr), который наилучшим образом соответствовал задачам исследования (Смит, 1982). Для этого 3,0 мг каждого образца лишайника, высушенного при температуре 25–300, измельчали в агатовой ступке или в вибрационной шаровой мельнице, а затем смешивали с порошком KBr (0,7 г). Далее смесь прессовали в специальной пресс-форме под давлении 4000– 10000 кг-с/см2 с вакуумной откачкой при комнатной температуре. ИК спектры образцов регистрировали на Фурье-ИК спектрометре «Equinox 55» немецкой фирмы «Bruker» в диапазоне 400–4000 см-1, разрешение составляло 4 см-1, количество сканов – 32. С каждого образца, испытавшего действие поллютантов в лабораторных условиях сняли 5 спектров. В связи с трехкратной повторностью каждого эксперимента (эксикаторы 1 – 52) по каждому типу воздействия поллютантов на лишайники было снято 15 спектров. В общей сложности было записано 3000 спектров образцов. С каждого образца Hypogymnia physodes, которые снимали в пределах каждой ключевой территории (пункты сбора 1 – 80) было снято от 7 до 10 спектров в зависимости от объема имевшегося материала. Всего были снято около 780 спектров образцов лишайников. 107 В ряде случаев для записи ИК спектров исследуемых образцов дополнительно использовали приставку к Фурье-ИК спектрометру – НПВО Golden Gate Diamond ATR Series MkII с искусственным алмазом, которая позволяет анализировать без пробоподготовки разные образцы, в том числе твердые. Надежная система прижима образца к алмазной призме, основанная на технологии Golden Gate обеспечивает высокую чувствительность и гарантирует воспроизводимость измерений. При количественном анализе ИК спектров применяли программу OPUS-NT, которая позволяет рассчитать оптическую плотность анализируемой полосы (A). Оптическая плотность в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера определяется соотношением: A=kcd, где: A с d k оптическая плотность в максимуме полосы поглощения; концентрация поглощающих центров (осцилляторов или колеблющихся химических группировок); толщина образца (длина пути пройденная ИК излучением); коэффициент поглощения данного типа осциллятора. С целью исключения влияния толщины образца на результаты расчетов оптическую плотность анализируемой полосы поглощения (Aν) относили к оптической плотности полосы стандарта (AС) – Aν/AС (Мейсурова и др., 2009а, 2011б). Полосой стандарта, как правило, служила структурно-нечувствительная полоса при 2925(+2) см-1, характеризующая валентные асимметричные колебания СН2-группировок в образце – νаs(CH2). В опытах по моделированию антропогенного загрязнения в лабораторных условиях было установлено, что интенсивность данной полосы не изменяется (Мейсурова и др., 2009а). Отношение Aν/A2925(+2) количественно характеризует относительное изменение содержания конкретной химической группировки в процессе антропогенного воздействия. Для оценки уровня изменчивости значений величин Aν/A2925(+2) образцов лишайников, расчитали испытавших коэффициент воздействие вариации поллютанта (V) этого разной значения концентрации, в пределах экспериментального ряда по основному показателю полосы поглощения 108 (Статистика, 2004; Юдина, [2013]). Расчет коэффициента вариации (отношение среднеквадратического отклонения к среднеарифметическому), осуществляли по формуле: σ V 100% x . Об однородности совокупности судили следующим образом: 17% – абсолютно однородная; 17–33%% – достаточно однородная; 35–40%% – недостаточно однородная; 40–60%% – большая вариабельность совокупности. Для оценки достоверности изменений (значений величин Aν/A2925(+2) образцов лишайников, испытавших действие поллютантов разных концентраций в лабораторных условиях) в различных условиях эксперимента, применили критерий Фридмана (непараметрический аналог дисперсионного анализа повторных измерений). Расчет критерия Фридмана использовали для доказательства того, что изменения показателей от условия к условию неслучайны, действию поллютантов разных концентраций в лабораторных условиях подвергались идентичные схожие образцы (одного и того же вида), следовательно и различия сопоставляемых совокупностей можно считать достоверными. Рассчитанное эмпирическое значение критерия Фридмана сопоставили с критическим значением при указанном числе степеней свободы. Оценку достоверности различий совокупностей данных (значений величин Aν/A2925(+2) рассчитанных на основании ИК спектров образцов Hypogymnia physodes разных ключевых территорий) по одному признаку произвели с помощью Hкритерия Крускала-Уоллиса. Критерий предназначен для оценки различий одновременно между тремя, четырьмя и более выборками по уровню какого-либо признака. В ходе расчетов выдвинули две гипотезы: H0 – между выборками существуют лишь случайные различия по уровню исследуемого признака; H1 – между выборками существуют неслучайные различия по уровню исследуемого признака (т.е. различия выборок достоверны). Рассчитанный по формуле эмпирический критерий сравнили с критическим значением. При его равенстве или превышение критического значения, гипотезу H0 отвергали. 109 При интерпретации ИК спектров использовали основные отечественные и зарубежные руководства (Наканиси, 1965; Казицына, Куплетская, 1979; Infrared characteristic …, 1994; Методы исследования …, 2002). Кроме того, учитывали данные спектральных исследований лишайников, растений, проведенных другими исследователями (Rao et al., 1966; Kramer et al., 1995; Edwards et al., 1998, 2003, 2005; Neumann et al., 1999; Petibois et al., 1999; Prieto et al., 2000; Raab, Martin, 2001; De Oliveira et al., 2002; Sokolowski et al., 2003; Stehfest et al., 2003). 3.5. Дополнительные исследования Наряду с Фурье-ИК спектральным анализом образцов лишайников провели дополнительные физико-химические исследования. Использовали световую и электронную сканирующую микроскопию на предмет обнаружения основных анатомо-морфологических изменений некоторых образцов лишайников в результате воздействия поллютантов в лабораторных условиях. Для обнаружения следов металлизации длинноволновую ИК (ДИК) в лишайниках спектроскопию, выбрали атомно-абсорбционную спектроскопию (ААС) и рентгенофлуоресцентный анализ (РФА). С помощью портативного ИК газоанализатора в некоторых антропогеннотрансформированных территориях провели разовые измерения концентрации загрязняющих компонентов в воздухе на фоне конкретной газовой смеси. Необходимость измерения была обусловлена подтверждением данных Фурье-ИК спектрального анализа образцов лишайников антропогенно-трансформированных территорий на предмет уточнения загрязнение атмосферы. 3.5.1. Световая и электронная сканирующая микроскопия Исследование внешних изменений (цвет, характер поверхности слоевищ) образцов индикаторных видов лишайников, испытавших в лабораторных условиях отдельное и комбинированное воздействие поллютантов (эксикаторы 1– 52) провели с помощью микроскопа биологического стереоскопического (МБС-1), 110 методом светового поля при увеличении 10х20. Увеличенные изображения объекта с изменениями в падающем свете фотографировали цифровым зеркальным фотоаппаратом Canon EOS 400D. Объектом изучения внешних изменений слоевищ, не видимых в стереоскопический микроскоп, служили образцы Hypogymnia physodes, которые были подвергнуты отдельному и комбинированному воздействию серной и азотной кислот (эксикаторы 2, 10 и 42). Изучение внешних изменений лишайников осуществляли с помощью растрового электронного микроскопа JEOL JSM-6610LV (Япония). В работе была использована установка для напыления образцов JEOL JFC-1600 (Япония). Высушенные образцы лишайников при температуре 30-40С наклеивали токопроводящим скотчем на столик-держатель, затем проводили напыление токопроводящего слоя Pt толщиной ~ 20 нм на поверхность образцов магнетронным методом (Pathan et al., 2009). Диагностирование характера морфологии проводили при увеличении в 300, 500, 600 и 1000 раз. 3.5.2. Длиноволновой ИК спектроскопический, атомно-абсорбционный спектроскопический и рентгенофлуоресцентный анализы Для обнаружения металлов в образцах, экспонированных над водными растворами солей металлов (эксикаторы 27–30), использовали ДИК спектроскопический анализ. Его провели на базе лаборатории Физикотехнического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Для записи спектров использовали метод приготовления таблеток из смеси образца со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом (СВМПЭ) в соотношении 1:30. Толщина таблетки составляла 2 мм. ИК спектры регистрировали на спектрометре «FIS» (Hitachi) в диапазоне 100 – 400 см-1. В предварительных экспериментах была установлена высокая воспроизводимость полученных результатов. С каждого образца, сняли по 3 спектра. Трехкратная повторность эксперимента обеспечила 9 спектров по каждому образцу. Всего было снято 144 спектра. 111 Атомно-абсорбционный спектроскопический (ААС) и рентгенофлуоресцентный анализы (РФА) образцов, экспонированных над растворами Сd(NO3)2, был проведен на базе отдела аналитических исследований ЦКП Санкт-Петербургского государственного горного института (ОАИ ЦКП СПбГГИ). Определение металлов в образцах методом ААС осуществили на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-6300 (Shimadzy). Пробоподготовка образцов включала обработку каждого исследуемого образца (масса 5,0 мг) при нагревании смесью HNO3 и H2O2; после растворения – разведение до объема 100 мл и дополнительное разбавление в 25 раз (2/50). РФА образцов волнодисперсионного проводили с помощью рентгенофлуоресцентного последовательного спектрометра XRF-1800 (Shimadzy). Используемая масса каждого образца составила 10,0 мг. 3.5.3. Анализ поллютантов в воздухе с помощью ИК газоанализатора На территории некоторых антропогенно-трансформированных территорий провели разовые измерения (период отбора проб 20-30 мин) концентраций загрязняющих компонентов в воздухе на фоне конкретной газовой смеси. Места измерения загрязняющих компонентов в воздухе приурочили к пунктам сбора образцов лишайников. Так в Твери измерения провели в пунктах 2, 4, 5, 9, 11, 13; Ржеве – 33, 34 40; Торжке – 44, 45; Вышнем Волочке – 48, 50, 51; Удомле – 55, 59–62 (табл. 4). При выборе мест измерения руководствовались необходимостью получения информации об уровне загрязнения воздуха или концентрации примесей в конкретной точке, находящейся под влиянием выбросов отдельных промышленных предприятий, крупных автомагистралей. Учитывали повторяемость направления ветра. Загрязняющие компоненты измеряли с помощью портативного инфракрасного (ИК) газоанализатора «Miran Sapphire» американской фирмы «Thermo Electron Corporation». Принцип действия этого прибора основан на поглощении энергии ИК излучения молекулами анализируемого газа в диапазоне длин вол от 1,8 до 14,1 мкм. Однолучевой ИК газоанализатор «Miran Sapphire» 112 позволяет обнаружить замеряемый компонент по одной длине волны в течение 20 сек, по пяти длинам волн – 50 сек, полное спектральное сканирования осуществляется за 165 сек. ИК газоанализатор – портативная «лаборатория», которая позволяет определять в воздухе более 30 загрязняющих компонентов, как неорганической, так и органической природы. Однако руководствуясь результатами Фурье-ИК спектрального анализа образцов лишайников антропогенно-трансформированных территорий, данными о промышленной инфраструктуре и состоянии атмосферы Тверской области, для измерения выбрали следующие компоненты – диоксид серы (SO2), сульфид серы (CS2), аммиак (NH3). Измерения концентраций загрязняющих компонентов выполняли на высоте 1,5 – 1,7 м от поверхности земли. Продолжительность измерения одного газа на приборе составляет 165 сек, в этой связи повтор измерений осуществляли в семикратной повторности, а общее время отбора проб воздуха составило 20 мин. Единицы измерений концентраций загрязняющих компонентов выражались в мг/м3. Одновременно с измерением загрязняющих компонентов, в воздухе фиксировали метеорологические параметры – направление и скорость ветра, температуру воздуха. Продолжительность составила 10 мин. 113 метеорологических наблюдений Глава 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛОЕВИЩ ЛИШАЙНИКОВ В МОНИТОРИНГЕ Фурье-ИК спектральный анализ при исследовании лишайников позволил установить специфику ИК спектров образцов индикаторных видов лишайников фоновой зоны, определить основные тенденции изменений в их химическом составе под действием различных поллютантов, оценить индикаторные возможности исследуемых видов в мониторинговых исследованиях состояния атмосферы. 4.1. ИК спектры образцов из фоновой зоны Специфику ИК спектров образцов лишайников определяет их сложный химический состав. ИК спектры образцов индикаторных лишайников представляют сумму полос поглощения отдельных его компонентов, а также полосы, характеризующие существующие связи между макромолекулами (рис. 13). В первую очередь, с помощью метода Фурье–ИК спектроскопии идентифицируются функциональные группы основного компонента лишайников – высокополимерного углевода лихенина (C6H10O5)n, который является характерной составной частью клеточных оболочек гиф микобионта. Его содержание в слоевище может достигать 80% от сухой массы (табл. 1). Макромолекула лихенина построена из глюкозидных остатков C6H10O5, соединенных между собой ацетальной (гликозидной) связью в положении β(1→3)(1→4), в соотношении 3:1 (Вайнштейн, 1993). В ИК спектрах образцов индикаторных видов лишайников лихенин определяли по полосам поглощения, связанным с тремя гидроксильными группами, находящимися в составе каждого глюкопиранозного кольца (первичная – у шестого атома углерода и двух вторичных – у второго и третьего атомов углерода). Водородные связи между глюкопиранозными кольцами, образованные кислородными атомами глюкозидных звеньев и кислородными мостиками, обуславливают сильное расширение полос поглощения (Методы исследования …, 2002). Интерпретацию ИК спектров образцов лишайников осуществляли как в области валентных колебаний ОН-групп (3600–3100 см-1) и –С–Н-связей (3000–2800 114 см-1), так и в структурно-чувствительной области «отпечатков пальцев» (1800–400 см1 ) (рис. 13; табл. 5). Область валентных колебаний ОН-групп. В ИК области спектров 3600–3100 см- 1 образцов индикаторных видов лишайников проявляются ν(OH). В ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes встречается полоса при 3419, Parmelia sulcata – 3374, Evernia mesomorpha – 3388 и Xanthoria parietina – 3381 см-1. Область валентных колебаний С–Н-групп. В диапазоне 3000–2800 см-1 для образцов индикаторных видов лишайников отмечены две полосы поглощения, которые относятся соответственно к валентным асимметричным и симметричным колебаниям СН2-групп: νаs(CH2) и νs(CH2). В ИК спектрах образцов индикаторных лишайников это полосы соответственно при 2924(±2) и 2860(±5) см-1. Область «отпечатков пальцев» (1800–400 см-1). Область 1800–860 см-1 характеризует различные колебания С–Н-, С–О- и О–Н-групп, колебания гликозидной группировки и глюкопиранозного кольца лихенина у индикаторных видов лишайников. Согласно литературным данным полоса поглощения при 1623(±5) см-1 вызвана поглощением адсорбированной воды. Полосы при 1417 (Hypogymnia physodes), 1434 (Parmelia sulcata), 1425 (Evernia mesomorpha) и 1418 см-1 (Xanthoria parietina) отвечают за плоскостные деформационные колебания ОН-групп в химическом составе лишайника δ(OH). Полосу поглощения ~1375 см-1 одни авторы связывают с δ(CH2) (Edwards et al., 2003), другие относят к δ(OH). Результаты ИК спектрального анализа образцов лишайников испытавших воздействие HNO3, которые будут описаны подробно в главе 4.2.2. свидетельствуют в пользу последнего отнесения. Полосы поглощения при 1315 (Hypogymnia physodes), 1323 (Parmelia sulcata), 1318 (Evernia mesomorpha) и 1319 см-1 (Xanthoria parietina) в ИК спектрах лишайников характеризуют веерные колебания δ(CH2). В ИК спектрах образцов индикаторных лишайников полоса при ~1074 см-1, вызвана колебаниями группировки С–О–С, образующей мостик глюкопиранозного кольца, а полосу при ~1039 см-1 относят к валентным колебаниям С–О-группировки в первичной спиртовой группе ν(С–О). 115 Рис. 13. ИК спектры поглощения образцов индикаторных видов лишайников: 1 – Hypogymnia physodes, 2 – Parmelia sulcata, 3 – Evernia mesomorpha, 4 – Xanthoria parietina 116 Таблица 5 Отнесение полос поглощения в ИК спектрах образцов лишайников Положение полосы, см-1 Отнесение Источник полосы поглощения 3419 3374 3388 3381 ν(OH) Infrared characteristic …, 1994; Методы исслед. …, 2002; Броварова и др., 2007 2926 2925 2926 2923 νаs(CH2) Infrared characteristic …, 1994; Edwards et al., 1998 2855 2855 2865 2854 νs(CH2) 1725 1735 1727 1735 ν(С=О) Raab, Martin, 2001; Методы исслед. …, 2002 1651 1655 1644 1652 Амид I Infrared characteristic …, 1994; ν(C=O) Neumann et al., 1999; Sokolowski et al., 2003 1620 1624 1618 1628 δ (ОН) Методы исследования …, 2002 – 1542 1546 1543 Амид II Infrared characteristic …, 1994; ν(О-C-N) Neumann et al., 1999; Sokolowski et al., 2003 1449 1456 1465 1454 δ (CH2) Infrared characteristic …, 1994; Petibois et al., 1999; Методы исслед. …, 2002; Stehfest et al., 2003 1315 1323 1318 1319 δ(CH2) Infrared characteristic …, 1994; Edwards et al., 1998; Методы исслед. …, 2002 1266 1252 1245 1265 Амид III Infrared characteristic …, 1994; δ(N-H) Neumann et al., 1999; Sokolowski et al., 2003 1201 1198 1203 1204 ν(С–О) Infrared characteristic …, 1994; Raab, δ(OH) Martin, 2001; Методы исслед. …, 2002; Stehfest et al., 2003 1151 1143 1155 1142 ν(С–О) Infrared characteristic …, 1994; Raab, 1140 νаs(СОС) Martin, 2001; Методы исслед. …, 2002; Stehfest et al., 2003 1073 1075 1074 1073 νаs(СОС) Infrared characteristic …, 1994; мостик Petibois et al., 1999; Методы исслед. …, 2002 1039 1040 1040 1040 ν(С–О) 802 799 842 774 δ(CH2) Infrared characteristic …, 1994; Методы исслед. …, 2002 780 781 801 760 δ(OH) Infrared characteristic …, 1994; Методы исслед. …, 2002 606 – – 606 δ(CCO) Edwards et al., 1998 – 584 593 573 δ(OH) Методы исслед. …, 2002 Примечание: «–» – отсутствие полосы поглощения на данной частоте. Hypogymnia physodes Parmelia sulcata Evernia mesomorpha Xanthoria parietina В области 860–400 см-1 ИК спектрах образцов индикаторных лишайников наблюдается широкая размытая полоса поглощения, на фоне которой проявляется 117 ряд слабых полос поглощения, относящихся к колебаниям глюкопиранозного кольца и δ(OH). Колебания глюкопиранозного кольца, связанного с маятниковыми колебаниями СН- и СН2-групп обнаружены в ИК спектре образца Hypogymnia physodes при 802 см-1, Parmelia sulcata – 799, Evernia mesomorpha – 842 и Xanthoria parietina – 774. Полоса при 606 см-1 вызвана δ(CCO) глюкопиранозного кольца. Внеплоскостные колебания δ(OH) в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata проявляются около 780 см-1, Evernia mesomorpha – 801, Xanthoria parietina – 760, а также полосы при 583(+10) см-1 в спектрах образцов последних трех видов. Резервные углеводы гемицеллюлозы, присутствующие в клеточных оболочках гиф можно идентифицировать по полосе при 1730 (±5) см-1 ν(С=О) в сложноэфирной группе (табл. 5). Некоторые авторы по полосам ~1730 см-1 ν(С=О) (De Oliveira et all., 2003), а также ~1200 и ~1150 ν(С–О) (Infrared characteristic …, 1994; Stehfest et al., 2003) определяют в лишайниках липиды. Эти же авторы полосу при ~1455 см-1 δ(CH2) связывают с липидами. Полосы при ~1455 см-1, а также ~1201 плоскостные δ(OH), ~1150 νаs(СОС) между пиранозными единицами ряд других исследователей связывают исключительно с углеводами. Поскольку интенсивность полос поглощения на частотах ~1730, ~1455, ~1201 и ~1150 в ИК спектрах образцов лишайников низкая, можно предположить, что это липиды. Известно, что жиры в лишайниках составляют всего 2–3% (табл. 1). Содержание белков в лишайниках тоже незначительно (2–3%), о чем свидетельствует низкая интенсивность полос, характеризующих колебание в ИК спектрах образцов лишайников на частотах ~1650 ν(C=O), ~1540 ν(О-C-N) и ~1250 см-1 δ(N-H). Таким образом, с помощью метода Фурье–ИК спектроскопии были идентифицированы функциональные группы основного компонента лишайника – высокополимерного углевода лихенина, который является основным компонентом клеточной оболочки гиф, а также белки и жиры. Для точного соотнесения функциональных групп остальных компонентов слоевища необходимы дополнительные исследования на модельных соединениях, а также другими методами 118 (экстракция и хроматография). Их комбинирование с ИК спектроскопией повысит эффективность данных исследований. 4.2. ИК спектры образцов, испытавших воздействие поллютантов (модельный эксперимент) Фурье-ИК спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие поллютантов, позволил установить основные изменения в их химическом составе. Специфику ИК спектров образцов определяют химическая природа поллютанта, его концентрация, способ воздействия поллютанта (фумигация, загрязненные дожди), а также видовая принадлежность лишайников. 4.2.1. Фумигация 4.2.1.1. Воздействие одного поллютанта В спектрах образцов индикаторных видов лишайников, испытавших влияние поллютантов различной химической природы путем фумигации (эксикаторы 1-48) обнаружены различные изменения. В данной главе подробно рассмотрена специфика воздействия конкретных поллютантов на лишайники, определены основные изменения в их химическом составе. Серная кислота Фурье-ИК экспонированных спектральный в аэрозоли анализ индикаторных серной кислоты видов (H2SO4) при лишайников, различных концентрациях (эксикаторы 1–8), позволил установить изменения в их химическом составе. В образцах индикаторных видов лишайников удалось идентифицировать два типа соединений – сульфаты (R-O-SO2-ОR1) и/или сульфоны (R-SO2R) (табл. 6). На сульфоны указывают изменения в ИК спектрах образцов при 1313(±2) νas(SO2), 781, 664(+1) и 518(+1) см-1 ν(S-O-C); сульфаты – при 1429(±2) νas(SO2) и 870, 783 νs(SO2) см-1, или при 1365(±9)νas(SO2) и 1247(±5)см-1 νs(SO2) (рис. 14). 119 a b c d Рис. 14. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes (а, b), Parmelia sulcata (c), Evernia mesomorpha (d): 1 – из фоновой зоны; 2 – испытавшие воздействие H2SO4; ___ - сульфоны; ___ - сульфаты 120 Таблица 6 Отнесение полос поглощения в ИК спектрах образцов лишайников, подвергнутых воздействию поллютантов Поллютант серная кислота (H2SO4) азотная кислота (HNO3) соляная кислота (HCl) фенол (C6H5ОН) Отнесение полос поглощения сульфоны (R-SO2R): νa(SO2) ν(S-O-C) сульфаты (R-O-SO2-ОR1): νa(SO2) νs(SO2) алкилнитраты (R -ONO2): νs(-О -NO2) δ(O–N–O) R–Cl: 1-й обертон и основной тон ν(С–Сl) колеб. аром. кольца внеплоскостные колебания OH-группы в C6H5ОН Hypogymnia physodes Положение полосы, см-1 Parmelia Evernia sulcata mesomorpha Источник Xanthoria parietina 1313 781, 663, 518 1315 781, 665 – – – – 1429 870, 703 1374 1252 1356 1242→1246 – – 1384 875,779 1385 880,720,669 1385 820,793,781 1387 822, 667 – – 1461, 720 – 1499, 754 690 1499,756 693 – – – – 121 Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова и др., 2008а, б, 2011в; Khizhnyak et. al., 2010 Мейсурова и др., 2006а, б, 2007, 2011в; Мейсурова, 2010; Meysurova et al., 2010 Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова и др., 2010а Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова и др., 2006а Данные типы соединений образуются в результате поглощения и взаимодействия с химическими компонентами лишайника соответствующего поллютанта. Сульфаты в лишайнике появляются при взаимодействии кислоты со свободными ОН–группами основного компонента клеточных оболочек гиф лихенина (L): L1–OH + OH–SO2OH + L2–OH = 2HOH + L1–O–SO2–O–L2. (10) Образование сульфонов происходит следующим образом: CnH2n+2 + OH–SO2–OH + CmH2m+2 = 2HOH + CnH2n+1–SO2–CmH2m+1. Тип образующегося соединения в образцах индикаторных (11) видов лишайников зависит от видовой специфичности и концентрации поллютанта. Наибольшие изменения в химическом составе обнаружены у среднеустойчивых к загрязнению атмосферы видов – Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata. ИК спектры образцов этих видов демонстрируют существенные изменения. При разных концентрациях поллютанта в слоевищах этих видов могут образовываться сульфоны и/или сульфаты. Сульфоны в образцах Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata образуются при хроническом (постоянном) воздействии низких концентраций поллютанта. Количественные расчеты спектров образцов Hypogymnia physodes показали, что содержание сульфонов в образцах, экспонированных в аэрозоли H2SO4 незначительных концентраций (до 6,00%) выше, чем при более высоких (более 8,00%). Максимальные значения величин A1313/A2925, A781/A2925, A663/A2925 и A518/A2925 характерны для образцов, испытавших воздействие полютантов концентрацией 6,00% (табл. 7). Дальнейшее повышение концентрации поллютанта (при 8,00% и выше) не приводит к увеличению содержания сульфонов в образцах Hypogymnia physodes, В отличие от Hypogymnia physodes, диапазон низких концентраций, действие которых вызывают образование сульфонов в образцах Parmelia sulcata уже. Изменения в ИК спектрах образцов, связанные с образованием сульфонов, обнаружены при действии поллютанта концентрациями от 0,50 до 6,00%. Максимальные значения величин A1315/A2925, A781/A2925 характерны для образцов Parmelia sulcata, испытавших 122 воздействие полютантов концентрацией 6,00%. Сульфаты в образцах Hypogymnia physodes образуются при воздействии высоких концентраций поллютанта. У Parmelia sulcata сульфаты идентифицировали в лишайниках при действии кислоты концентрацией 8,00% и выше. Расчет коэффициента вариации (V) не превышает 6%, что доказывает абсолютную однородность данных значений величины A1313(±2)/A2925 для каждого образца индикаторных видов в экспериментальном ряду с одинаковой концентрацией поллютанта. Критерий Фридмана подтвердил высокий уровень однородности используемых образцов. Эмпирический критерий Фридмана для образцов Hypogymnia physodes (84,05) больше, критического (при 0,05=12,59; при 0,01=16,81). Эмпирический критерий Фридмана для образцов Parmelia sulcata (13,82) больше критического (11,35). Разная степень однородности образцов по критерию Фридмана для Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata обусловлено спецификой взаимодействия этих видов с аэрозолем H2SO4. У последнего вида сульфоны образуются при более узком диапазоне концентраций поллютанта (от 0,50 до 6,00%). Изменения в химическом составе среднеустойчивых видов, связанные с воздействием поллютанта сопровождаются внешними изменениями слоевища, например его окраски, характера поверхности, появлением микротрещин, разрывов на наружных участках верхнего корового слоя (рис. 15, 16). В отличие от некоторых растений, длительное воздействие низких доз поллютанта представляет наибольшую опасность для лишайников, чем кратковременного воздействия высоких (Экологический мониторинг …, 2003; Гольдовская, 2005; Мейсурова и др., 2008а, б, 2011в). Степень выраженности повреждений слоевищ выше у образцов, в которых обнаружены сульфоны. По-видимому, данный тип соединения токсичен для лишайников. В отличие от сульфонов, сульфаты менее токсичны для слоевища. Образование сульфатов один из вариантов нейтрализации токсичности поглощенного который восстановлению поллютанта, и нейтрализации окисляется, без (Гольдовская, 2005). 123 появления частично подвергается повреждений слоевища Рис. 15. Фотоснимки слоевищ Hypogymnia physodes (а), Parmelia sulcata (b), Evernia mesomorpha (c), Xanthoria parietina (d), испытавших воздействие 2% H2SO4 Изменения в ИК спектрах образцов гемерофобного вида – Evernia mesomorpha выражены в меньшей степени, чем у среднеустойчивых видов. В ИК спектрах образцов зарегистрировано слабое поглощение при 1356 νa(SO2), отмечен слабый сдвиг полос из положения при 1242 см-1 в 1246 см-1. Эти изменения указывают на начальные этапы образования сульфатов (табл. 7; рис. 14). Внешние изменения у Evernia mesomorpha незначительны. Вероятно, активному взаимодействию препятствует соредиозная поверхность лопастей слоевищ (Листоватые и кустистые лишайники …, 2009) (рис. 15). Действие поллютанта в экспериментальных условиях на образцы геморофильного вида Xanthoria parietina не вызвало изменений в его химическом составе. В ИК спектрах образцов не удалось выявить полос связанных с поглощением поллютанта – образованием сульфонов или сульфатов. Однако по мере повышения концентрации поллютанта отмечены небольшие разрывы верхнего корового слоя, что 124 может быть следствием быстрого обезвоживания слоевищ в результате адсорбцией кислотой влаги, содержащейся в лишайниках. a b Рис. 16. Микроснимки (электронная сканирующая микроскопия) верхней поверхности слоевища Hypogymnia physodes, испытавших воздействие 2% H2SO4: а – микротрещины, b – разрывы в области корового слоя Таблица 7 Значения отношения Аν /А2925 рассчитанные из ИК спектров индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие H2SO4 Вид ν, см-1 Hypogymnia physodes 1429 1313 870 781 703 663 781 Parmelia 1374 sulcata 1315 1252 781 665 1356 Evernia 1242→ mesomorpha 1246 Оценивая 0,05 – 0,89±0,02 – 0,18±0,01 – 0,23±0,01 0,29±0,01 – – – – – 0,87±0,02 1,04±0,02 С (H2SO4),% 0,50 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 98,00 – – – – – – 2,80±0,07 0,92±0,02 0,96±0,03 1,36±0,05 1,68±0,040,91±0,02 0,62±0,02 – – – – – – – 0,76±0,02 0,17±0,01 0,19±0,01 0,43±0,01 0,64±0,010,19±0,01 0,09±0,01 – – – – – – – 0,23±0,01 0,23±0,01 0,24±0,01 0,32±0,01 0,36±0,010,22±0,01 0,14±0,01 – 0,31±0,01 0,31±0,01 0,43±0,01 0,53±0,010,32±0,01 0,17±0,01 – – – – – 0,80±0,02 0,86±0,02 – 1,06±0,03 1,09±0,03 1,08±0,03 1,13±0,03 – – – – – – – 0,84±0,02 1,41±0,04 – 0,11±0,01 0,09±0,01 0,13±0,01 0,15±0,01 – – – – – – 0,21±0,01 – – 0,89±0,02 0,93±0,03 – – – – – 1,03±0,03 1,05±0,03 – – – – – индикаторную способность изученных видов на основе спектральных данных, внешних изменений слоевищ, по степени чувствительности к действию поллютанта лишайники можно выстроить следующим образом: Hypogymnia physodes – Parmelia sulcata – Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. 125 Высокий порог чувствительности к действию аэрозоля H2SO4 имеют Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata. У данных видов отмечены существенные внешние изменения слоевищ. Скорость проявления этих изменений выше у Parmelia sulcata. Однако, тот факт, что сульфоны в образцах Hypogymnia physodes образуются при действии более низких концентраций поллютанта (0,05%) позволяет поставить этот вид на первое место. Таким образом, с помощью анализа изменений в химическом составе слоевищ, их внешнего состояния удалось выяснить, что виды Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata обладают выраженными индикаторными свойствами. Эти лишайники можно использовать при анализе загрязнения атмосферы аэрозолем H2SO4. Высокая толерантность Xanthoria parietina к действию H2SO4 свидетельствует о невысокой индикаторной способности данного лишайника. Азотная кислота В образцах индикаторных видов лишайников, экспонированных в аэрозоли HNO3 разных концентраций (эксикаторы 9–16) обнаружен один тип соединения – алкилнитраты (R–O–NO2) (табл. 6). На алкилнитраты в спектрах образцов индикаторных видов лишайников указывают сильная по интенсивности полоса при 1385(±2) см-1 νs(–О–NO2) и несколько слабых в интервале 900–600 см-1 δ(O–N–O) (рис. 17). Алкилнитраты это сложные эфиры, которые образуются в лишайниковом слоевище в результате взаимодействия HNO3 со свободными ОН-группами лихенина (L) (реакция этерификация): L 1–OH + OH–NO2 = HOH + L 1–O–NO2. (12) Алкилнитраты в слоевищах лишайников индикаторных видов, в отличие от сульфонов или сульфатов, могут образовываться при действии поллютанта любой концентрации (0,05-65,00%), включая высокие. 126 Рис. 17. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes (а), Parmelia sulcata (b), Evernia mesomorpha (c) и Xanthotia parietina (d): 1 – из фоновой зоны; 2 – испытавшие воздействие 0,5% HNO3; 127 – алкилнитраты Количественные некоторые расчеты особенности спектров поглощения и образцов позволили взаимодействия определить поллютанта с химическими компонентами лишайника в зависимости от концентрации кислоты и видовой специфичности. Содержание алкилнитратов в образцах индикаторных видов лишайников закономерно увеличивается по мере повышения концентрации поллютанта. Процесс поглощения и взаимодействия поллютанта с химическими компонентами лишайника наиболее активен при действии 16,00% HNO3. Значения величин A1385(±2)/A2925, характеризующих относительное содержание алкилнитратов в образцах, максимальны (табл. 8). Адсорбция поллютанта и его взаимодействие с химическими компонентами слоевища существенно снижается при действии высоких концентраций поллютанта (32,00 и 65,00%). Таблица 8 Значения отношения Аν /А2925 рассчитанные из ИК спектров индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие HNO3 Вид Hypogymnia physodes Parmelia sulcata Evernia mesomorpha Xanthoria parietina ν, см-1 0,05 0,50 С (HNO3),% 4,00 8,00 2,00 16,00 32,00 65,00 1384 0,73±0,02 0,96±0,03 1,10±0,04 1,36±0,05 2,48±0,07 3,10±0,09 2,31±0,06 1,43±0,04 1385 0,62±0,02 0,87±0,03 0,98±0,04 1,67±0,05 2,36±0,07 3,27±0,09 2,16±0,06 1,29±0,04 1385 0,51±0,02 0,90±0,03 1,03±0,03 3,40±0,12 4,00±0,12 4,26±0,11 2,87±0,11 0,94±0,02 1387 0,42±0,02 0,61±0,02 0,87±0,03 1,34±0,04 1,85±0,05 1,96±0,06 0,79±0,02 0,67±0,02 Среди индикаторных видов лишайников, больше всего алкилнитратов образуется при действии низких концентраций поллютанта (0,05 – 2,00%) в образцах среднеустойчивого к загрязнению вида Hypogymnia physodes; средних концентраций (4,00 – 16,00%) – в образцах гемерофобного вида Evernia mesomorpha (табл. 8). Минимальное содержание алкилнитратов в результате воздействия поллютанта любых концентраций обнаружено в образцах гемерофильного вида Xanthoria parietina. Расчет коэффициента вариации (V) не превышает 6%, что доказывает абсолютную однородность данных значений величины A1385(±2)/A2925 для каждого образца индикаторных видов в экспериментальном ряду с одинаковой 128 концентрацией поллютанта. Критерий Фридмана подтвердил высокий уровень однородности используемых образцов. Эмпирический критерий Фридмана для образцов Hypogymnia physodes (104,20) больше критического (18,48). Эмпирический критерий Фридмана для образцов Parmelia sulcata (104,69) больше критического (18,48). Образование алкилнитратов в слоевище связано с окислением OH-групп до карбонильных (C=O) и карбоксильных групп (COOH) (Гальбрах, 1996). О появлении карбонильных и карбоксильных групп свидетельствуют изменения в спектрах образцов индикаторных видов лишайников, экспонированных в аэрозоле кислоты – существенно поглощения при 1623(±5) см-1. увеличивается интенсивность полосы Наличие данной полосы в спектре образца фоновой зоны вызвано δ(ОН) (табл. 5). В результате воздействия поллютанта они окисляются, усиливая химическую деструкцию слоевищ. Отмечено, что чем ниже содержание алкилнитратов, тем больше содержание карбонильных и карбоксильных групп в образцах и ярче выражен внешний повреждающий эффект. Типичной внешней реакцией на воздействие поллютанта является изменение окраски слоевищ, в некоторых случаях возможно уплотнение верхнего корового слоя, появление микротрещин. Наиболее выражены внешние изменения у среднеустойчивых к загрязнению видов – Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata, а также гемерофобного вида – Evernia mesomorpha. При действии низких концентраций кислоты (до 0,05 – 2,00%), серовато-бежевыми, имеются слоевища этих видов становятся небольшие по площади некротические пятна. Некроз встречается чаще среди образцов Parmelia sulcata. Под влиянием высоких концентраций поллютанта (4,00% и более), образцы гемерофобного и среднеустойчивых к загрязнению видов приобретают желтый цвет (рис. 18). Появление характерного желтого окрашивания слоевища может быть следствие прямого действия поллютанта, которое приводит к изменению пигментного состава, соотношения хлорофилла а и b, каратиноидов (Шапиро, 1996) или вызвано денатурацией белка. Для белков существует ряд качественных реакций 129 на различные кислоты – при воздействии HNO3 появляется характерное желтое окрашивание (Пособие …, 1971). Изменения плотности корового слоя – адаптивная реакция, позволяющая уменьшить токсичность воздействия стрессора, снизить уровень поступления поллютанта в клетки (Шапиро, 1996). Рис. 18. Фотоснимки слоевищ Hypogymnia physodes под действием HNO3 различной концентрации: 0,50 (a), 2,00(b), 6,00 (c) и 10,00% (d) Уточняя спектральных индикаторную данных, способность внешних изученных изменений видов слоевищ, на по основе степени чувствительности к действию поллютанта лишайники можно выстроить следующим образом: Hypogymnia physodes – Parmelia sulcata – Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. Высокий порог чувствительности к действию аэрозоля HNO3 имеют Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata. При действии низких концентраций поллютанта в образцах этих видов образуется максимальное количество алкилнитратов. Высокая поглотительная способность Evernia mesomorpha делает 130 ее пригодным объектом при оценке загрязнения воздуха поллютантом более высоких концентраций. Низкая поглотительная способность Xanthoria parietina к действию поллютанта любой концентрации делает ее пригодным объектом оценки воздушного загрязнения в районах, где отсутствуют другие индикаторные виды. Таким образом, для мониторинговых исследований загрязнения атмосферы аэрозолем HNO3 подходят все изученные виды лишайников. Слоевища всех видов активно накапливают поллютант при разных его концентрациях. Однако высокий уровень поглощающей способности слоевищ Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata лежит при низких концентрациях поллютанта. Быстрое проявление химической деструкции и некротической реакции делает их хорошими индикаторами загрязнения воздуха HNO3 среди других видов лишайников. Соляная кислота Спектральный анализ показал, что в большинстве образцов индикаторных видов лишайников экспонированных в аэрозоле HCl при разных концентрациях (эксикаторы 17 – 23) отсутствуют изменения в химическом составе, связанные с поглощением поллютанта и его последующем физико-химическом превращении. В отличие от действия кислородосодержащих поллютантов (аэрозолей H2SO4, HNO3), HCl не адсорбируется слоевищами большинства индикаторных лишайников. Это может быть следствием, во-первых, отсутствия так называемых «точек адсорбции», в роли которых выступают кислородные доноры (Boileau et all., 1982; Бязров, 2005), во-вторых – выработанной в филогенезе толерантности к действию некоторых поллютантов за счет уплотнения верхней и нижней коры, препятствующей доступу вредных соединений. Среди индикаторных видов лишайников, образцы гемерофобного вида – Evernia mesomorpha, выдержанного в аэрозоле концентрированной HCl, оказались повреждены в большей степени. На фоне сильной деструкции слоевища, сопряженной с внешними изменениями (разрыхлением и ослизнением), стало возможным адсорбция поллютанта. С помощью спектрального анализа, в данном 131 образце удалось обнаружить изменения в химическом составе, связанные с накоплением поллютанта. В ИК спектре образца зарегистрированы новые полосы поглощения при 1461 (1-й обертон валентных колебаний ν(С–Сl)) и 720 см-1 (основной тон ν(С–Сl)) (табл. 6; рис. 19). Взаимодействие соляной кислоты с лишайником выражается в замене ОН–группы лихенина на атом хлора: R–OH + HCl → R–Cl + H2O. (13) Рис. 19. ИК спектры поглощения образцов Evernia mesomorpha: 1 – из фоновой зоны; 2 – испытавший воздействие концентрированной HCl; ___ – колебания групп С–Сl В практике mesomorpha в мониторинговых качестве исследований индикатора загрязнения использование воздуха при Evernia высоких концентрациях HCl не целесообразно. Высокая концентрация поллютанта вызывает мгновенное разрушение слоевища лишайника. Таким образом, в практике мониторинговых исследований загрязнения атмосферы аэрозолью HCl использование изученных видов лишайников не целесообразно. Слоевища большинства изученных лишайников не накапливают поллютант. Условия появлений изменений в химическом составе Evernia 132 mesomorpha, связанные с поглощением поллютанта – высокая концентрация поллютанта, необратимые разрушения в слоевище не позволяет использовать этот вида в качестве индикатора аварийных выбросов HCl. Аммиак Водный раствор аммиака (NH4OH), над которым экспонировали образцы индикаторных видов лишайников при разных концентрациях (эксикаторы 24 –26), диссоциирует согласно реакциям: NH4 OH NH4 OH- , (14) NH 4 OH NH3 H 2 O . (15) Спектроскопические исследования характера влияния NH3 и/или NH4+ на индикаторные виды не выявили изменений в их химическом составе, связанных с поглощением поллютанта (Мейсурова и др., 2010б). В ИК спектрах образцов лишайников отсутствуют полосы поглощения, связанные с наличием NH4+ в частотных областях 3300–3030 νs(NH4+) и 1430–1390 см-1 δ(N–H); NH3 – 1600–1575 и 900–650 см-1 δ, νs и νаs(NH3+). Внеклеточного (вне плазмолеммы), связанного с компонентами клеточных стенок, и тем более внутриклеточного поглощения NH3 (NH4+) не происходит. Возможной причиной является отсутствие уже упомянутых «точек адсорбции», которыми являются кислородные и/или кислородо-азотные доноры (Бязров, 2005). Подтверждением гипотезы могут быть результаты исследования влияния нитрата и сульфата аммония (NH4NO3, (NH4)2SO4) на индикаторные лишайники, которые подробно будут описаны в главах 4.2.2.4. и 4.2.2.5. Отсутствие изменения в химическом составе образцов индикаторных видов лишайников в результате воздействия NH3 и/или NH4+ сопровождались существенными внешними изменениями. При концентрации поллютанта 1,00% – слоевища индикаторных видов лишайников, кроме Xanthoria parietina , приобретали мгновенно бурую окраску; 0,05–0,10% – к 7–у дню экспонирования 133 светло-розовую (рис. 20). У всех образцов зарегистрировано повреждение поверхности верхнего корового слоя (микротрещин, разрывы и т.д.). Рис. 20. Фотоснимки слоевищ Hypogymnia physodes (а) и Evernia mesomorpha (b) под действием 1,00% и 0,05% раствора NH4OH соответственно Таким образом, в практике мониторинговых исследований загрязнения атмосферы NH3 и/или NH4+ использование изученных видов лишайников не целесообразно. При данных условиях эксперимента в слоевищах изученных лишайников не обнаружены изменения в химическом составе связанные с поглощением поллютанта. Соли тяжелых металлов (нитраты свинца и кадмия) Спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников, экспонированных над растворами солей тяжелых металлов (Pb(NO3)2, Сd(NO3)2) позволил установить изменения в химическом составе лишайников (эксикаторы 27 – 30) (Мейсурова и др., 2009б; Антонова и др., 2010). В ИК спектрах образцов индикаторных видов лишайников обнаружили появление новой полосы при 1385(±2) см-1 νs(–О–NO2) (табл. 6). Ее наличие свидетельствует о взаимодействии NO3- анионов, присутствующих в растворах солей металлов, с компонентами лишайника, приводящих к образованию алкилнитратов. Появление в слоевище лишайника алкилнитратов происходит согласно реакции 12. Изменения, связанные с поглощением катионов металлов (Pb2+, Сd2+), в средневолновом диапазоне ИК спектра образцов отсутствуют. Известно, что свинец и кадмий 134 имеют большой молекулярный вес, поэтому ИК спектры образцов лишайников теоретически могут содержать полосы, указывающие на металлы в длинноволновом диапазоне (Плюснина, 1971). Однако исследование образцов с помощью длинноволнового ИК спектроскопического анализа показало отсутствие полос поглощения отвечающих металлам. Наложение многочисленных полос, относящихся к функциональным группам разных компонентов лишайника, не позволяет идентифицировать полосы связанные с металлами в длинном частотном диапазоне. Перспективными при идентификации металлов в образцах лишайников оказались методы РФА и ААС. С помощью РФА, в спектре образца, экспонированного над водным раствором 13,5 и 15,3 мА (рис. 21). Сd(NO3)2, обнаружены полосы при Высокая чувствительность метода ААС, также подтвердила наличие кадмия в лишайниках. Рис. 21. РФА спектра образца Hypogymnia physodes, экспонированного над водным раствором Сd(NO3)2. Внешние изменения образцов, экспонированных над растворами солей металлов, слабо выражены. Учитывая кумулятивный характер накопления лишайниками металлов, длительное их экспонирование в растворах солей металлов приведет к более значительным внешним изменениям. Таким образом, в практике мониторинговых исследований загрязнения атмосферы солями тяжелых металлов 135 (Pb(NO3)2, Сd(NO3)2), ИК спектроскопический анализ лишайников в длинном и среднем волновом диапазоне имеет существенные ограничения. Возможно идентификация только аниона, что лишний раз подтверждает высокую степень обнаружения NO3-анионов. Перспективным при определении металлов в лишайниках являются РФА и ААС. Ароматические соединения (ксилол, толуол, фенол) Спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников экспонированных по отдельности в аэрозолях различных соединений ароматической природы показал следующие результаты. В ИК спектрах образцов лишайников, испытавших влияние токсичных ароматических углеводородов – толуола (C6H5CH3) и ксилола (C6H4(СН3)2) (эксикаторы 34 – 35) не обнаружены изменения в химическом составе, связанные с поглощением поллютантов. Нерастворимость C6H5CH3 и C6H4(СН3)2 в воде делает невозможным их адсорбцию влажными слоевищами образцов лишайников. Внешние признаки слоевищ также константны. В отличие от C6H5CH3 и C6H4(СН3)2, фенол (С6H5OH) – производное бензола, содержащее гидроксильную группу, хорошо растворяется в воде и парит при комнатной температуре. В ИК спектрах образцов среднеустойчивых к загрязнению видов (Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata), испытавших воздействие С6H5OH при разных концентрациях (эксикаторы 31 – 33), отмечены полосы при трех частотах – 1499, 755(±1) и 691(±2) см-1 (рис. 22; табл. 6). Полосы 1499 и 755(±1) см-1 вызваны колебаниями ароматического кольца, а 691(±2) см-1 – внеплоскостными колебаниями OH–группы в феноле. Наряду с появлением новых полос поглощения отмечено смещение ряда полос, например, полоса при 1266 смещается к значению 1253 см-1. В ИК спектрах образцов других лишайников (Evernia mesomorpha, Xanthoria parietina) изменений не отмечено. Интенсивность выше указанных полос низкая. Количественные расчеты спектров образцов при воздействии фенола не выявили существенных различий в содержании поллютанта в слоевищах в зависимости от концентраций (1,00–5,00%). Значение величин А1499/А2925 везде крайне низкое – от 0,43(±0,01) до 0,52 (±0,01). 136 Рис. 22. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – фоновая зона; 2 – испытавший воздействие фенола; ___ – колебания аром. кольца, внеплоскостные колебаниями OH–группы в феноле При экспонировании над 5,00% водным раствором фенола слоевища среднеустойчивых к загрязнению видов (Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata) приобретают розоватый окрас. Более интенсивное окрашивание присуще образцам Parmelia sulcata. При воздействии 0,50–1,00% поллютанта изменение окраски слоевищ не происходит. Таким образом, в практике мониторинговых исследований загрязнения атмосферы нерастворимыми в воде ароматическими соединениями (C6H5CH3, C6H4(СН3)2), использование изученных видов лишайников не целесообразно. Применение Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata при идентификации фенола малоэффективно. Адсорбция поллютанта концентрациях от 0,50 до 5,00%). 137 слоевищами протекает медленно (при 4.2.1.2. Комбинированное воздействие поллютантов Спектральный воздействие анализ поллютантов лишайников позволил испытавших установить комбинированное основные изменения в химическом составе связанные с накоплением нескольких поллютантов, оценить специфику комбинированного воздействия поллютантов на лишайники, определить условия образования различных типов соединений в слоевищах. Серная и азотная кислоты Спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие аэрозоли H2SO4 и HNO3 (эксикаторы 36 – 38), показал изменения в химическом составе, связанные с поглощением поллютантов (рис. 23; табл. 9). В зависимости от видовой принадлежности в спектрах образцов индикаторных видов лишайников обнаружены изменения связанные с наличием в них только алкилнитратов (R–O–NO2), или одновременно алкилнитратов и сульфонов (R–SO2R) (табл. 9). В образцах среднеустойчивых к загрязнению видов (Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata) идентифицированы два типа соединений – алкилнитраты и сульфоны; гемерофобного и гемерофильного видов (Evernia mesomorpha, Xanthoria parietina) – алкилнитраты. На присутствие алкилнитратов в спектрах образцов индикаторных лишайников указывает полоса при 1384(±1) см 1 ; сульфонов – 1316(±2), 779(±1), 667(±2) и 521(±1) см-1. Анализ количественных расчетов спектров образцов позволил определить специфику комбинированного воздействия поллютантов на индикаторные виды лишайников: 1) адсорбция поллютантов с последующим физико-химическим превращением происходит быстрее при действии поллютантов концентраций 0,50%. Содержание алкилнитратов и сульфонов в образцах, экспонированных в аэрозоли кислот концентрациями 0,5% выше, чем при 2,00 – 4,00% (табл. 10). 2) адсорбция поллютантов слоевищами среднеустойчивых к загрязнению видов осуществляется быстрее, чем слоевищами гемерофобных и гемерофильных 138 видов. По истечению срока экспонирования в аэрозолях кислот, содержание алкилнитратов выше в образцах Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata, чем у Evernia mesomorpha и Xanthoria parietina. 3) адсорбция слоевищами HNO3 происходит быстрее, чем H2SO4. Содержание алкилнитратов в образцах Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata выше по сравнению с сульфонами. 4) адсорбция слоевищами HNO3 в присутствии H2SO4 при низких концентрациях (0,50%) протекает быстрее. Содержание алкилнитратов в образцах, экспонированных в аэрозоли H2SO4 и HNO3 выше, чем в образцах испытавших отдельное воздействие HNO3 аналогичной концентраций (табл. 8, 10). Рис. 23. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – из фоновой зоны; 2 – испытавших комбинированное воздействие H2SO4 и HNO3; ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты 139 Таблица 9 Отнесение полос поглощения в ИК спектрах образцов лишайников, подвергнутых воздействию различных аэрозолей Поллютанты Отнесение полос поглощения Hypogymnia physodes Положение полосы, см-1 Parmelia Evernia sulcata mesomorpha серной и азотной кислот (H2SO4, HNO3) сульфоны (R-SO2R): ν as(SO2) 1318 1315 ν (S-O-C) 779, 666, 520 780, 669, 522 алкилнитраты (R -O-NO2): νs (-О -NO2) 1384 1384 δ (O–N–O) – 820,620 серной и соляной сульфоны (R-SO2R): кислот (H2SO4, HСl) ν as(SO2) 1315 – ν (S-O-C) 780, 667, 516 – азотной и соляной алкилнитраты (R -O-NO2): кислот (HNO3, HСl) νs (-О -NO2) 1384 1381 аммиака и азотной алкилнитраты (R–O–NO2): кислоты (NH3, νs(-О–NO2) 1385 1376 HNO3) аммонийные соли (R-COONH4): δ(N-H) 1400 1401 амины (R–NH2): δ(NH2+) ~1602 ~ 1603 аммиака и серной аммонийные соли (R-COONH4): кислоты (NH3, δ(N-H) 1402 1402 H2SO4) сульфоны (R-SO2R): ν as(SO2) 1313 – ν (S-O-C) 780, 666, 518 – аммонийные соли (R-COONH4): δ(N-H) 1384 1385 сульфаты (R-O-SO2-ОR1): ν as(SO2) 1451 1451 ν (S-O-C) 872 875 Примечание: «–» – отсутствие полосы поглощения на данной частоте. 140 Источник Xanthoria parietina – – – – 1385 – 1385 667 – – – – – – 1379 1384 1398 1401 ~1607 ~1604 1402 – – – – – 1382 – 1456 874 – – Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова и др., 2006а,б, 2007, 2008а, б, 2011в, 2013а; Мейсурова, 2010; Khizhnyak et. al., 2010; Meysurova et al., 2010 Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова, 2011а, б; Мейсурова и др., 2011а, б, 2013 а; Meysurova et al., 2011 Infrared characteristic …, 1994; Мейсурова, 2013 При экспонировании в аэрозоли H2SO4 и HNO3 у индикаторных видов лишайников были обнаружены внешние изменения. Среди индикаторных видов лишайников в наибольшей степени повреждены образцы среднеустойчивых к загрязнению видов – Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata, испытавшие воздействие поллютантов низких концентраций. Серовато-зеленая верхняя поверхность лопастей Hypogymnia physodes приобретает грязновато-серый цвет, местами края лопастей бежевые. Голубовато-серая поверхность слоевищных лопастей Parmelia sulcata под действием поллютантов становится грязновато-серой, появляются пятна бурого и красно-коричневого цвета (40-45% от площади всей поверхности). Наружные участки верхнего корового слоя имеют микротрещины. Внешние изменения образцов Evernia mesomorpha выражены в меньшей степени. Внешний вид образцов Xanthoria parietina демонстрирует высокую толерантность к действию кислотного загрязнения. Таблица 10 Значения отношения Аν/А2925 рассчитанные из ИК спектров индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие H2SO4 и HNO3 ν, см-1 Вид 0,50:0,50 Hypogymnia physodes С (H2SO4 : HNO3),% 2,00:2,00 4,00:4,00 1384 1,65±0,04 1,36±0,03 1,42±0,03 1318 1,56±0,03 1,28±0,02 1,39±0,03 Parmelia sulcata 1384 1315 Evernia mesomorpha Xanthoria parietina 1385 1385 1,83±0,05 1,46±0,03 1,16±0,03 1,56±0,03 1,27±0,03 1,09±0,02 1,75±0,03 1,12±0,04 1,12±0,03 0,98±0,02 0,90±0,02 0,94±0,02 Оценивая спектральных индикаторную данных, способность внешних изученных изменений видов слоевищ, по чувствительности к комбинированному действию H2SO4 и HNO3 на основе степени лишайники можно выстроить следующим образом: Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata – Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. Высокий порог чувствительности к действию аэрозоля H2SO4 и HNO3 низких концентраций имеют Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata. У данных видов отмечены существенные внешние изменения слоевищ. 141 Таким образом, в биомониторинге кислотного загрязнения атмосферы целесообразно использовать виды Parmelia sulcata, Hypogymnia physodes. Слоевища этих лишайников активно накапливают поллютанты. Высокая поглотительная способность слоевищ этих видов при действии низких концентраций поллютанта, скорое проявление некротической реакции делает эти виды хорошими индикаторами загрязнения воздуха H2SO4 и HNO3. Серная и соляная кислоты Спектральный испытавших анализ воздействие образцов аэрозоли индикаторных H2SO4 и HСl видов разных лишайников, концентраций (эксикаторы 39 – 41), позволил выявить изменения в химическом составе, связанные с поглощением поллютантов в образцах одного индикаторного вида – Hypogymnia physodes. В спектрах образцов других индикаторных видов изменений, связанных с воздействием поллютантов не обнаружено. Спектры образцов Hypogymnia physodes демонстрируют изменения связанные с присутствием в них сульфонов (R-SO2R) – при 1315 ν as(SO2), 780, 667 и 516 см-1 ν(S-O-C) (табл. 9). Наличие сульфонов в образцах указывает на поглощение слоевищами Hypogymnia physodes компонентов одного из двух загрязняющих – H2SO4. Другой поллютант – HСl слоевищем лишайника не адсорбируется. В ИК спектрах образцов не зарегистрировано изменений связанных с накоплением HСl. Количественные расчеты спектров показали, что относительное содержание сульфонов в образцах, экспонированных в аэрозоли H2SO4 и HСl несколько ниже, чем в образцах испытавших отдельное воздействие H2SO4 аналогичных концентраций (табл. 7). Значение величин А1315/А2925 принимает значения от 0,81±0,02 до 0,94±0,02 при данных условиях эксперимента. Несущественное различие в содержании сульфонов в образцах Hypogymnia physodes по сравнению с образцами, экспонированных в аэрозоли H2SO4, свидетельствует об отсутствие влияния HСl на адсорбцию слоевищем H2SO4. 142 Анализ внешних изменений образцов Hypogymnia physodes в результате воздействия аэрозоля H2SO4 и HСl выявил схожие внешние изменения слоевища, которые присуще отдельному воздействию H2SO4 аналогичных концентраций описанные в главе 4.2.1.1. Несмотря на отсутствие изменений в химическом составе других индикаторных видов по действием аэрозоли H2SO4 и HСl, цвет слоевища и характер его поверхности меняется. Среди индикаторных видов лишайников высокая степень выраженности внешних изменений у образцов Parmelia sulcata, в меньшей степени у Evernia mesomorpha. Внешний вид образцов Xanthoria parietina в результате воздействия H2SO4 и HСl не изменяется. В этой связи по степени чувствительности к комбинированному действию H2SO4 и HСl лишайники можно выстроить следующим образом: Hypogymnia physodes – Parmelia sulcata, Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. Таким образом, использование выбранных индикаторных видов лишайников для идентификации в воздухе H2SO4 и HСl нецелесообразно. Слоевища изученных лишайников не накапливают HСl. Изменения в химическом составе, происходящие под действием H2SO4 в образцах среднеустойчивого к загрязнению вида – Hypogymnia physodes еще раз подтверждает высокую индикаторную способность этого вида при загрязнении воздуха этим поллютантом. Азотная и соляная кислоты Спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников, испытавших воздействие аэрозоли HNO3 и HСl разных концентраций (эксикаторы 42 – 44), позволил обнаружить изменения в химическом составе, связанные с поглощением поллютантов в образцах двух индикаторных лишайников Hypogymnia physodes индикаторных видов – и Parmelia sulcata. В спектрах образцов других изменений, связанных с воздействием поллютантов не обнаружено. В спектрах образцов среднеустойчивых к загрязнению видов обнаружены изменения связанные с присутствием в них алкилнитратов (R -O-NO2) – при 143 1382(±2) νs(-О-NO2) (табл. 9). Присутствие алкилнитратов в образцах указывает на поглощение слоевищами лишайников одного из двух загрязняющих компонентов – HNO3. Второй поллютант – HСl слоевищем лишайника не адсорбируется. В ИК спектрах образцов не зарегистрировано изменений связанных с накоплением HСl при данных значениях концентраций. Количественные расчеты спектров показали, что относительное содержание алкилнитратов в образцах, экспонированных в аэрозоли HNO3 и HСl существенно ниже, чем в образцах испытавших отдельное воздействие HNO3 аналогичных концентраций (табл. 8). Различие в содержании алкилнитратов в образцах лишайников по сравнению с образцами, экспонированными отдельно в аэрозоли HNO3, свидетельствует о влиянии HСl на адсорбцию слоевищами HNO3. Минимальное значения величин А1382(±2)/А2925 характерно для образцов Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata, испытавших воздействие аэрозоля HNO3 и HСl концентрациями 0,50% (0,76±0,01 и 0,62±0,01 соответственно); максимальное – при концентрации 4,00% (1,23±0,03 и 1,17±0,02 соответственно). Содержание алкилнитратов в результате комбинированного воздействия поллютантов разных концентраций (0,50 – 4,00%) в образцах Hypogymnia physodes выше, чем в образцах Parmelia sulcata. Анализ внешних изменений образцов Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata в результате воздействия аэрозоля HNO3 и HСl показал изменения цвета слоевищ и характера его поверхности. Степень выраженности внешних изменений у образцов Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata примерно одинаковая. В меньшей степени меняется внешний вид образцов Evernia mesomorpha. Образцы Xanthoria parietina демонстрируют высокую толерантность к действию HNO3 и HСl. Учитывая внешние особенности, изменения в химическом составе, количественные характеристики содержания алкилнитратов при действии HNO3 и HСl лишайники образуют следующий ряд: Hypogymnia physodes – Parmelia sulcata – Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. Таким образом, идентифицировать одновременное присутствие в атмосфере HNO3 и HСl с помощью выбранных индикаторных видов лишайников 144 невозможно. Слоевища изученных лишайников не накапливают HСl. Однако изменения в химическом составе, происходящие под действием HNO3 в образцах среднеустойчивых к загрязнению видов – Hypogymnia physodes и Parmelia sulcata подтверждает их индикаторную способность при оценке загрязнения воздуха HNO3. Нитрат аммония (аммиак и азотная кислота) Образцы индикаторных видов, экспонированные над водным раствором NH4NO3 при разных концентрациях (эксикаторы 45 – 46), испытали воздействие аэрозоля NH3 и/или NH4+ и HNO3 и/или NO3-. Известно, что в воде NH4NO3 подвергается гидролитической диссоциации по схеме (Неницеску, 1968): NH4NO3 + H2O NH4OH + HNO3. (15) Являясь слабым основанием NH4OH диссоциирует с выделением NH3: NH4OH NH4 OH- или NH4 OH NH3 H 2 O . (16, 17) Раствор кислоты подвергается диссоциации: HNO3 H+ + NO3- . (18) Слоевища индикаторных видов лишайника поглотили поллютанты. В ИК спектрах образцов обнаружены изменения связанные с образованием трех типов соединений: алкилнитратов (R–O–NO2), органической аммонийной соли (R– COONH4) и ядовитых аминов (R–NH2) (табл. 9). В диапазоне 1375–1410 см-1 спектров образцов индикаторных видов зарегистрирована широкая полоса с двумя асимметричными вершинами (рис. 24). Это полоса образована частичным наложением двух полос поглощения при 1380(±5) νs(-О–NO2) и 1400(±2) см-1 δ(NH), находящихся в близких частотных областях (1340–1410 и 1390–1430 см-1). 145 a b c d Рис. 24. ИК спектры поглощения образцов лишайников из фоновой зоны (1,3,5,7) и испытавших воздействие NH4NO3 (2,4,6,8): а – Hypogymnia physodes; b – Parmelia sulcata; c – Evernia mesomorpha; d – Xanthoria parietina; ___ – амины; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль 146 Используя метод сопоставления спектров, выявленных предыдущими анализами уточнили отнесение полос при 1380(±5) и 1400(±2) см-1. Корректность интерпретации полосы при 1380(±5) см-1 к νs(-О–NO2) уточнено путем сопоставления полученных спектров, со спектрами образцов, экспонированными отдельно в аэрозоли HNO3; при 1400(±2) см-1 к δ(N-H) – сопоставления с ИК спектром NH4Сl (рис. 25; табл. 6, 9). Появление полос в диапазоне 1375–1410 см-1 спектров образцов индикаторных видов лишайников указывает на образование в них двух типов соединений – алкилнитратов (R–O–NO2) и органических аммонийных солей (R– COONH4). Отсутствие характеристических полос в области 3450-3030 см-1 νs и νas(NH) может быть следствием перекрывания с полосами ν(OH) в этом диапазоне. Процессы образования алкилнитратов и аммонийных солей химически сопряжены. Алкилнитраты, как отмечалось в главе 4.2.1.2. образуются в лишайниковом слоевище путем взаимодействия HNO3 со свободными ОН-группами лихенина (реакция 13). Одновременно происходит окисление OH–групп лихенина до карбонильных (C=O) и карбоксильных групп (COOH) (Гальбрах, 1996). В результате NH3 в слоевищах лишайника оказывается в связанном состоянии (нейтрализации токсичности NH3): R–COOH + NH3 = R–COONH4. (19) У лишайников, как и у растений, образование аммонийной соли химическим путем – один из вариантов нейтрализации токсичности аммиака. Лишайник вынужден обезвреживать ядовитый аммиак, не допуская его накопления. В спектрах образцов индикаторных видов лишайников, кроме полос связанных с образованием алкилнитратов и органической аммонийной соли, отмечены изменения в диапазоне 1580–1610 см-1 (рис. 25). Полоса поглощения в этом диапазоне вызвана δ(NH2+) и может указывать на алифатические амины (СH3–N<) (Infrared characteristic …, 1994). Она сильно размыта, перекрывается с полосой ~1625 см-1, образуя широкое плечо при 1604(±3) см-1. Амины – это ядовитые вещества, которые могут присутствовать в малых количествах в грибах и растениях (Биохимия растений, 2004). При неблагоприятных условиях их содержание возрастает, вызывая некроз. Основной путь синтеза аминов – декарбоксилирование аминокислот. Кроме этого, 147 NH3 может превращаться в амины и другими путями (Smith, 1960). Возможны следующие варианты образования аминов в лишайниках: 1. Аммонолиз ОН-групп лихенина: R–OH+NH3 = R–NH2 + H2O. (20) 2. Восстановительное аминирование карбонильных групп каталитическим гидрированием. Реакция включает две важные стадии: образование имина и восстановление имина в амин (Биохимия растений, 2004): R-COH + NH3RH-C=NH + H2ORH2-C-NH2 CH3(CH2)5CHO + NH3CH3(CH2)6-NH2. (21) Рис. 25. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – из фоновой зоны, 2 – испытавших воздействие HNO3, 3 – NH4NO3; ИК спектры солей: 4 – NH4Cl, 5 – NH4NO3; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль Количественные расчеты спектров образцов позволили выявить отличия в содержании алкилнитратов, аммонийных солей и аминов в зависимости от видовой принадлежности (табл. 11). Среди лишайников, выдержанных в аэрозоле NH3 и HNO3 значительное содержание алкилнитратов и аммонийных солей характерно для Hypogymnia physodes (А1385/D2925 – 1,52-1,59; А1400/А2925 – 1,18±0,03-1,24±0,03). У 148 Evernia mesomorpha и Parmelia sulcata зафиксировано больше аминов. В спектрах образцов Evernia mesomorpha величина А1604/А2925 составляет 1,77±0,04–1,81±0,04. Наименьшее содержание алкилнитратов, аммонийных солей и аминов обнаружено в образцах Xanthoria parietina. В спектре образца этого вида значение величин А1384/А2925, А1401/А2925 и А1604/А2925 колеблются от 0,90±0,02 до 1,03±0,03. В экспериментах по отдельному влиянию HNO3, NH3 (NH4+), описанные в главах 4.2.1.2. и 4.2.1.4. соответственно, были установлены основные внешние изменения в лишайниках. Под действием HNO3 слоевища лишайников могут приобретать желтоватый цвет, NH3 (NH4+) вызывает ярко выраженную некротическую реакцию. При совместном воздействии этих поллютантов у индикаторных видов лишайников проявляются некротические изменения, что подтверждает токсичное воздействие, прежде всего, NH3. Степень выраженности некротических изменений и скорость их проявления зависит от видовой принадлежности. Среди индикаторных видов в большей степени повреждены слоевища Parmelia sulcata и Evernia mesomorpha. Серовато-зеленые слоевищные лопасти Evernia mesomorpha становятся коричнево-бордовыми. Складчатая поверхность приобретает сильный блеск. Голубовато-серая верхняя поверхность слоевищных лопастей Parmelia sulcata приобретает коричневую, а серые соредии – бежевую окраску. Поверхность слоевища – гладкая, блестящая, местами с микротрещинами. Некротическую реакцию у Evernia mesomorpha и Parmelia sulcata вызывает NH3, способный превращаться в ядовитые амины, вызывая отравление (Биохимия растений, 2004). В образцах этих видов содержание аминов наибольшее. В меньшей степени повреждены слоевища Hypogymnia physodes. На наружных участках верхнего корового слоя слоевищ гемерофильного вида Xanthoria parietina в некоторых местах обнаружены микротрещины. Анализ изменений в химическом составе, скорость проявления некротической реакции, позволяют уточнить степень чувствительности лишайников к воздействию аэрозоля NH3 (NH4+) и HNO3 (NO3-). По степени чувствительности индикаторные виды лишайников образуют следующий ряд: Evernia mesomorpha, Parmelia sulcata – Hypogymnia physodes – Xanthoria parietina. 149 Таблица 11 Значения отношения Аν /А2925 рассчитанные из ИК спектров индикаторных видов лишайников, экспонированных над водным раствором NH4NO3 Вид СП, % Тип соединения R–COONH4 R–NH2 -1 ν, см 1376 1379 1384 1385 1398 1400 1401 1602 1603 1604 1607 Hypogymnia 1,00 – – – 1,52±0,03 – 1,18±0,03 – 1,34±0,04 – – – physodes 5,00 1,59±0,03 1,24±0,03 1,31±0,05 Parmelia 1,00 1,32±0,03 – – – – – 1,11±0,02 – 1,52±0,05 – – sulcata 5,00 1,42±0,04 1,17±0,02 1,53±0,04 Evernia 1,00 – 0,97±0,03 – – 1,02±0,03 – – – – – 1,77±0,04 mesomorpha 5,00 1,02±0,03 1,03±0,03 1,81±0,04 Xanthoria 1,00 – – 0,90±0,02 – – – 0,90±0,02 – – 1,00±0,02 – parietina 5,00 0,91±0,03 0,87±0,02 1,03±0,03 Примечание: «–» – нет полосы поглощения в ИК спектре образца лишайника. R–O–NO2 150 Таким образом, с помощью всех индикаторных видов лишайников можно эффективно проводить мониторинг и прогнозирование состояния атмосферы сельскохозяйственных регионов, например в районах свиноводческих комплексов, где доминирующим поллютантом выступает аммиак, выделяемый из лагун (прудов-накопителей) и навозохранилищ, при разложении мочи животных (Ammonia in the UK …, 2002). Обнаружение полос поглощения в диапазоне 1375–1410 см-1 спектров образцов позволит идентифицировать загрязнение аэрозолем NH3 (NH4+) и HNO3 (NO3-). Данные спектроскопического анализа об образовании в лишайниках аминов (R–NH2) интересны с точки зрения методологии биотестирования. Раннее обнаружение в лишайниках сельскохозяйственных районов аминов позволит проводить раннюю диагностику их жизнеспособности и прогнозировать их состояние. Сульфат аммония (аммиак и серная кислота) Образцы индикаторных видов, экспонированные над водным раствором (NH4)2SO4 при разных концентрациях (эксикаторы 47 – 48), испытали воздействие нескольких поллютантов – аэрозоля NH3 и/или NH4+ и H2SO4 и/или SO42-. Известно, что в воде (NH4)2SO4 подвергается гидролитической диссоциации: (NH4)2SO4 + H2O NH4OH + H2SO4. (22) Слабое основание NH4OH согласно реакциям 16 и 17 диссоциирует с выделением NH3, а H2SO4 в водных растворах разлагается на ионы: H2SO4 H+ + SO42-. (23) Слоевища индикаторных видов лишайников поглотили поллютанты. В ИК спектрах образцов, испытавших действие (NH4)2SO4 (аэрозоля NH3 и H2SO4), обнаружены изменения, связанные с образованием нескольких типов соединений – сульфонов (R–SO2R), сульфатов (R–O–SO2–ОR1) и аммонийной соли (R– COONH4) (рис. 26, 27; табл. 9). На присутствие сульфонов в лишайнике указывает наличие полос поглощения в ИК спектре образца при 1313 νas(SO2), 780, 668 и 518 151 см-1 ν(S-O-C); сульфатов – 1452(+3) νas(SO2) и 873(+2) см-1 ν(S-O-C); аммонийной соли – 1402 или 1384(+3) см-1 δ(N-H). Образование сульфонов и сульфатов в лишайнике происходит согласно химическим реакциям 10, 11. В результате окисление OH–групп лихенина до карбонильных (C=O) и карбоксильных групп (COOH) под действием H2SO4 становится возможной детоксикация NH3 согласно реакции 19. Рис. 26. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – фоновая зона; 2 – испытавших воздействия 1,00% (NH4)2SO4; 3 – 5,00% (NH4)2SO4 ___ – сульфоны; ___ – сульфаты; ___ – аммонийная соль В зависимости от видовой специфичности и концентрации поллютанта типы образуемых соединений и их сочетание в слоевище лишайника может быть разным. В слоевищах индикаторных видов лишайников встречаются три комбинации соединений – аммонийная соль и сульфоны; аммонийная соль и сульфаты; только аммонийная соль. В образцах среднеустойчивого к загрязнению вида Hypogymnia physodes при концентрациях поллютанта 1,00% регистрируются – аммонийная соль и сульфоны; 5,00% – аммонийная соль и сульфаты (рис. 26, 27; табл. 9). На сульфоны в ИК спектрах образцов указывают полосы при 1313, 780, 668 и 518 см-1; сульфаты – 1451 2 152 и 872 см-1; аммонийную соль – 1402 или 1384 см-1. Для спектров образцов, где одновременно присутствуют сульфаты и аммонийная соль характерно смещение полос. В спектрах образцов полоса, характеризующая присутствие аммонийной соли в слоевищах смещается в ИК спектрах из положения 1402 в 1384 см-1; основная полоса, указывающая на сульфаты – из положения 1429 в 1451 см-1. Рис. 27. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – фоновая зона; 2 – испытавших воздействие 5% (NH4)2SO4; 3 – концентрированной H2SO4; ___ – сульфаты; ___ – аммонийная соль Анализ изменений в спектрах образцов гемерофобного (Evernia mesomorpha) и среднеустойчивого к загрязнению видов (Parmelia sulcata) показал, что при действиях поллютантов концентрациями 5,00% образуется аммонийная соль и сульфаты; 1,00% – только аммонийная соль. Спектры образцов гемерофильного лишайника (Xanthoria parietina) демонстрирует высокую толерантность к действию поллютантов. В спектрах образцов, экспонированных над водным раствором (NH4)2SO4 при разных концентрациях изменений не обнаружено. 153 Количественные расчеты спектров образцов показали, что при низких концентрациях поллютантов (1,00%) содержание аммонийной соли в образцах не высокое. Значение величин А1402/А2925 в образцах индикаторных видов (Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata, Evernia mesomorpha) варьирует от 0,78 до 1,15 (табл. 12). Содержание сульфонов, отмеченные в образцах Hypogymnia physodes также не высокое – значение величины А1313/А2925 составляет 0,81. Таблица 12 Значения отношения Аν /А2925 рассчитанные из ИК спектров индикаторных видов лишайников, экспонированных над водным раствором (NH4)2SO4 (П) Тип соединения R-O-SO2-ОR1 R-SO2R R-COONH4 Виды СП, % ν, см-1 ~1453 ~873 1313 780 666 518 1402 ~1384 Hypogymnia 1,00 – – 0,81±0,02 0,18±0,01 0,29±0,01 0,12±0,01 0,78±0,02 – physodes 5,00 1,29±0,03 0,20±0,01 – – – – – 1,10±0,04 Parmelia 1,00 – – – – – 0,85±0,02 – sulcata 5,00 1,06±0,02 0,17±0,01 – – – – – 1,03±0,03 Evernia 1,00 – – – – – – 1,15±0,03 – mesomorpha 5,00 1,62±0,03 0,27±0,01 – – – – – 1,97±0,06 Xanthoria 1,00 – – – – – – – – parietina 5,00 – – – – – – – – Примечание: «–» – нет полосы поглощения в ИК спектре образца лишайника. При концентрации поллютанта (5,00%), содержание аммонийной соли гораздо выше – величины А1384(+3) /А2925 принимают значения от 1,03 в образцах Parmelia sulcata до 1,97 в образцах Evernia mesomorpha. Благодаря большой площади поверхности, кустистый лишайник Evernia mesomorpha обезвреживает ядовитый аммиак быстрее других видов, не допуская его накопление путем образования аммонийной соли. Содержание серосодержащего соединения (сульфатов) в образцах лишайников выше, чем сульфонов – величина А1452(+3)/А2925 принимает значения от 1,06 до 1,62. Среди индикаторных видов лишайников, экспонированных над водным раствором (NH4)2SO4, слоевища среднеустойчивого к загрязнению вида Parmelia sulcata оказались в большей степени поврежденными. Верхняя поверхность лопастей становится грязновато-серой, местами отмечены розоватые и коричневые пятна, имеются микротрещинки. Некротические изменения связанны 154 с токсичностью в первую очередь NH3. В образцах Parmelia sulcata обнаружено меньше всего продукта детоксикации NH3 – аммонийной соли. В меньшей степени повреждены слоевища Hypogymnia physodes и Evernia mesomorpha. Внешних изменений у Xanthoria parietina не отмечено. Анализ изменений в химическом составе лишайников, внешнего вида позволяют по степени чувствительности к комбинированному действию NH3 и/или NH4+ и H2SO4 и/или SO42- представить следующий ряд: Hypogymnia physodes – Parmelia sulcata, Evernia mesomorpha – Xanthoria parietina. Несмотря на способность гемерофобного вида Evernia mesomorpha быстрее других видов обезвреживать ядовитый NH3 в присутствии H2SO4 и/или SO42-, его незначительная чувствительность к действию поллютантов низкой концентрации (1,00%) не позволяет поставить в данном ряду этот вид на первое место. Исходя из выше изложенного, в практике биомониторинга оценки загрязнения атмосферы (NH4)2SO4 (аэрозолей NH3 и H2SO4) при их разных концентрациях, универсальным индикаторным видом лишайника является среднеустойчивый к загрязнению вид Hypogymnia physodes. У этого вида отмечены изменения химического состава при более широком диапазоне концентраций поллютанта (от 1,00 до 5,00%). Чувствительность к воздействию этих поллютантов у Parmelia sulcata и Evernia mesomorpha ниже. Изменения в спектрах начинают появляться при концентрациях не менее 5,00%. 4.2.2. Искусственный дождь Фурье-ИК спектральный анализ образцов индикаторных видов лишайников опрысканных водными растворами NH4NO3 и (NH4)2SO4 разных концентраций (эксикаторы 49 –52) показал существенные отличия от спектров образцов, которые экспонировались над аналогичными растворами (эксикаторы 45 – 48). В спектрах образцов, обработанных соответствующими растворами, проявляются интенсивные полосы поглощения самих солей (NH4NO3, (NH4)2SO4), которые адсорбировали слоевища лишайников (рис. 28). В спектрах образцов 155 лишайников, опрысканных растворами NH4NO3 обнаружены изменения при 3137, 3027, 1402 δ(N-H), 1378 νs(-О–NO2), 835 и 825 см-1 δ(О–N–O); (NH4)2SO4 – 3129, 3030, 1410 ν as(SO2), 1402 δ(N-H), 970 ν (S-O-C) (Infrared characteristic …, 1994). Сравнение спектров образцов индикаторных видов лишайников, обработанных растворами соответствующих солей (NH4NO3 и (NH4)2SO4) с ИК спектрами этих солей показывает идентичность вышеописанных полос. В связи с наложением полос поглощения солей (NH4NO3, (NH4)2SO4) на спектры образцов лишайников, сложно оценить какая часть поллютантов прореагировала с его компонентами. Однако можно констатировать, что большая их часть не вступила во взаимодействие с компонентами клеточной стенки гиф при данных условиях эксперимента. Адсорбированные лишайниками соли (NH4NO3, (NH4)2SO4) могли попасть в значительные по объему межклеточные пространства, чему имеются достоверные свидетельства в литературе (Nieboer et al., 1978). Рис. 28. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes в диапазонах 3700–2700 (а) и 1850–780 см-1 (б): 1 – из фоновой зоны, 2 – опрысканные раствором NH4NO3; 3 – спектр соли NH4NO3; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль 156 Анализ внешних изменений показал, что лишайники, обработанные водными растворами солей (NH4NO3 и (NH4)2SO4) при разных концентрациях, повреждаются в меньшей степени, чем образцы, экспонированные над растворами соответствующих солей. Объяснением может быть, во-первых, разное содержание поллютанта. В газообразных средах NH3 (NH4+) и HNO3 (NO3-), а также NH3 (NH4+) и H2SO4 (SO42-) гораздо меньше, чем в растворе. Действие низких концентраций поллютантов для лишайников, в отличие от растений, более опасно, чем воздействие высоких. Во-вторых, вещества, находящиеся в аэрозольном состоянии отличаются повышенной активностью, они реагирует с компонентами лишайника, вызывая образование различных соединений, в том числе ядовитых (например, аминов). У лишайников, которые опрыскивали, большая часть адсорбированного поллютанта, по-видимому, локализуется в межклеточном пространстве и оказывается изолированной. Таким, образом, по сравнению с экспонированием лишайников над водными растворами солей (в аэрозолях), методика модельного эксперимента с целью воссоздания искусственного дождя (опрыскивание водными растворами NH4NO3, (NH4)2SO4) оказывается несовершенной. При многократном опрыскивании трудно воспроизвести природные условия, когда в течение суток меняется влажность, температура и т.д. Сильное наложение ИК полос поглощения самих солей (NH4NO3, (NH4)2SO4) на полосы поглощения лишайника затрудняет оценку изменений в химическом составе образца и нахождение количественных параметров с помощью ИК спектрального анализа. При организации лабораторных экспериментов целесообразно выдерживать слоевища в аэрозолях над водными растворами поллютантов. При этом взаимодействие поллютантов с компонентами лишайника происходит более эффективно, поверхность аэрозольных частиц. 157 чему способствует огромная 4.3. Анализ индикаторной способности лишайников ИК спектральный анализ изменений в химическом составе индикаторных видов лишайников (эксикаторы 1 – 48), а также внешнее состояние слоевищ при действии (отдельное, комбинированное) поллютантов разных концентраций, позволил выделить четыре варианта их взаимодействия со слоевищем. 1. Адсорбция и накопление поллютанта(ов) сопряжено с химическим взаимодействием (например, при отдельном воздействии H2SO4, HNO3, C6H5ОН; при комбинированном воздействии H2SO4 и HNO3, NH4NO3 (NH3 и HNO3), (NH4)2SO4 (NH3 и H2SO4). 2. Поллютант не накапливается, но активно взаимодействует с химическими компонентами слоевища, вызывая его деструкцию (отдельное воздействие HСl, NH3 (NH4OH)). 3. Поллютант адсорбируется, накапливается, но не взаимодействует с химическими компонентами слоевища (по-видимому, катионы Pb2+ и Сd2+). 4. Поллютант не взаимодействует с химическими компонентами слоевища и не накапливается в нем (C6H5CH3, C6H4(СН3)2). С высокой достоверностью методом Фурье-ИК спектрального анализа путем оценки изменений в химическом составе лишайников можно диагностировать в атмосфере как отдельные поллютанты (аэрозоли H2SO4, HNO3), так и комбинацию нескольких поллютантов (аэрозоли H2SO4 и HNO3, NH3 и HNO3 (NH4NO3), NH3 и H2SO4 ((NH4)2SO4)). Идентификация в атмосфере других поллютантов таким способом затруднена. Отсутствие изменений в химическом составе, связанных с накоплением поллютантов слоевищами не позволяет определять в воздухе HСl, NH3 (NH4OH). Внешние изменения слоевищ нельзя назвать специфичными для данных типов поллютатов. Менее подходящим данный способ оценки загрязнения воздуха является при определении соединений ароматической природы, которые не растворимы в воде. Среди изученных лишайников универсальными индикаторными свойствами обладают образцы среднеустойчивого к загрязнению воздуха вида – Hypogymnia physodes. Экспериментальные данные показали существенные изменения в 158 химическом составе образцов этого вида при действии широкого спектра поллютантов и диапазона их концентраций. Например, при отдельном действии H2SO4, HNO3, C6H5ОН, комбинированном действии – H2SO4 и HNO3, NH3 и HNO3 (NH4NO3), NH3 и H2SO4 ((NH4)2SO4). Высокую индикаторную способность образцы Hypogymnia physodes подтверждают в отношение H2SO4 и HNO3 при совместном присутствии нескольких поллютантов (H2SO4 и HСl, а также HNO3 и HСl) или действия солей тяжелых металлов, содержащих NO3--анион (Pb(NO3)2, Сd(NO3)2). Другой среднеустойчивый к загрязнению вид – Parmelia sulcata можно использовать в практике мониторинговых исследований, однако его возможности при идентификации поллютантов определенных концентраций уже. Например, менее эффективно использование образцов Parmelia sulcata при загрязнении воздуха NH3 и/или NH4+ и H2SO4 и/или SO42 низких концентраций (1,00%). Хорошие результаты в биомониторинге загрязнения воздуха аэрозолем NH3(NH4+) и HNO3 (NO3-), а также NH3(NH4+) и H2SO4(SO42-) высоких концентраций дает использование гемерофобного вида Evernia mesomorpha. Высокая толерантность Xanthoria parietina к действию кислотного загрязнения, прежде всего серосодержащих поллютантов и их комбинаций с другими поллютантами, делает непригодным объектом для оценки воздушного загрязнения этот вид. *** Таким образом, с помощью метода Фурье–ИК спектроскопии можно достоверно идентифицированы функциональные группы основного компонента лишайника, в первую очередь лихенина, который является основным компонентом клеточной оболочки гиф, а также белки и жиры. Метод Фурье-ИК спектроскопии дает возможность определять различные поллютанты (кислотные, щелочные) при их отдельном или совместном присутствии в воздухе. О загрязнении воздуха аэрозолем H2SO4 свидетельствуют наличие в слоевищах сульфонов (R-SO2R) и/или сульфатов (R-O-SO2-ОR1); аэрозолем HNO3 – алкилнитратов (R–O–NO2). На C6H5ОН в воздухе указывают 159 изменения в ИК спектрах образцов, вызванные колебаниями ароматического кольца и внеплоскостными колебаниями OH–группы в феноле. При действии солей тяжелых металлов, содержащих NO3--анион (Pb(NO3)2, Сd(NO3)2) в слоевищах образуются алкилнитраты. На загрязнение воздуха несколькими поллютантами, например аэрозолями H2SO4 и HNO3, говорит наличие в лишайниках одновременно сульфонов и алкилнитратов; NH3 и HNO3 (NH4NO3) – аммонийной соли (R-COONH4), аминов (R–NH2) и алкилнитратов, NH3 и H2SO4 ((NH4)2SO4) – аммонийной соли, сульфатов или сульфонов. Выраженные индикаторные свойства по отношению к разным группам поллютантам выявлены у Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata, Evernia mesomorpha. В целях биоиндикации наиболее перспективно использование Hypogymnia physodes. Она позволяет идентифицировать широкий поллютантов, даже при низком уровне концентрации поллютантов в воздухе. 160 спектр Глава 5. СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ КЛЮЧЕВЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПО ДАННЫМ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛОЕВИЩА HYPOGYMNIA PHYSODES 5.1. Антропогенно-трансформированные территории Спектральный анализ лишайников позволил установить основные изменения в химическом составе лишайников связанные с воздействием поллютантов в антропогенно-трансформированных территориях Тверской области. С помощью спектрального анализа лишайников поллютанты, уточнить их показателей содержания удалось источники, поллютантов, идентифицировать определить оценить характер биологическое основные распределения воздействие загрязнения на лишайники. 5.1.1. Калининский район 5.1.1.1. г. Тверь Методом ИК спектроскопии в слоевище Hypogymnia physodes различных РЗ (пункты сбора 1–14) г. Твери были идентифицированы четыре типа соединений. На присутствие в лишайниках сульфонов (R–SO2R) указывают изменения в спектрах при ~1317 см-1 νas(SO2), 781, 666 и 518 ν(S-O-C); сульфатов (R–O–SO2–ОR1) – 1429 см1 νas(SO2), 870 и 703 νs(SO2); алкилнитратов (R-O-NO2) – 1384 νs(-О -NO2); аммонийной соли (R–COONH4) – 1402 см-1 δ(N-H) (табл. 6, 9; рис. 29–31). Данные типы соединений образуются в результате поглощения и взаимодействия с химическими компонентами лишайника соответствующих поллютантов (реакции 10–12, 19). Наиболее распространенным типом соединения обнаруженного в слоевище лишайника являются сульфоны. Во всех ИК спектрах образцов города отмечены полосы поглощения, ответственные за его присутствие (табл. 13). Другие типы соединений в лишайниках встречаются не во всех РЗ. Сульфаты найдены только в образцах из Пролетарского р-на (парк Текстильщик). Алкилнитраты содержатся в образцах Hypogymnia physodes всех РЗ, кроме лесопарка Мигалово, Березовой и 161 Бобачевской рощ. Аммонийная соль отмечена в образцах Центрального и Заволжского районов (парк Победа, сквер вагоностроителей). Рис. 29. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes из Городского сада (1) и фоновой зоны (2): ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты На серосодержащие вещества в воздухе, прежде всего SО2 (аэрозоль H2SO4) указывают сульфаты и сульфоны. Сульфоны распространенный тип соединения, который отмечен в образцах всех РЗ. Количественные расчеты спектров образцов (величины A1313/A2925) позволяют условно сгруппировать исследуемые РЗ города (рис. 32). Первую группу образуют РЗ, где в образцах лишайников отмечено высокое содержание сульфонов (A1313/A2925 варьирует от 2,61±0,06 до 2,90±0,08) (табл. 13). Эту группу составляют преимущественно РЗ Пролетарского района (сквер около ДК «Пролетарка», парк Текстильщик, Первомайская роща, лесопарк Мигалово). На высокий уровень загрязнения воздуха, особенно в районе парка Текстильщик указывает также присутствие в образцах сульфатов (A1429/A2925 составляет 3,90±0,12). Основной источник – выбросы Тверской ТЭЦ–1, где органическим топливом в разные периоды времени использовали различные виды органического топлива – 162 торф, газ, мазут. До 1962 г. на станции использовал торф. Известно, что в пересчете на единицу произведенной энергии торф один из самых экологически грязных видов топлива. В настоящее время основным видом топлива на Тверской ТЭЦ–1 в отопительный сезон служит мазут, в летний период – природный газ. Если газ можно отнести к экологически относительно чистым видам топлива, то при сжигании богатого серой мазута (содержание серы достигает от 0,5 до 5,0%) в атмосферу попадает SО2. Будучи рассеянными в атмосфере посредством дымовых труб, эти окислы основная причина кислотных дождей. В составе выбросов котлов, использующих мазут, может появляться также «голубой дым». Считается, что это оптическое явление связано с образованием сульфатов (SO2 плюс пыль) и усиливается в присутствии ванадия, входящего в состав мазута, и, возможно, катализатора установок селективного каталитического восстановления. Рис. 30. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes из парка Победы (1) и фоновой зоны (2): ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль 163 Рис. 31. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes из парка Текстильщик (1) и фоновой зоны (2): ___ - сульфоны; ___ - сульфаты Во вторую группу объединены РЗ преимущественно Московского района. В образцах лишайников из этих РЗ содержание сульфонов среднее (A1313/A2925 варьирует от 2,07±0,04 от 2,20±0,05) – парк на пл. Гагарина, сквер на Смоленском пер., Бобачевская роща. Источниками SО2 (аэрозоль H2SO4) в воздухе являются предприятия энергетической (Тверская ТЭЦ–4) и химической отраслей. Согласно данным физикохимического анализа (Тихомиров, Емельянов, 1994) обширный участок в восточной части города по правому берегу р. Волга в Московском районе, образующий так называемый «1-ый узел напряженности», находится в зоне влияния ОАО «Тверьхимволокно – Полиэфир», ОАО «Тверьхимволокно – Вискоза», Тверской ТЭЦ– 4, ОАО «Искож–Тверь» и других предприятий. Приземной слой атмосферы здесь сильно загрязнен диоксидом серы (SO2), сероуглеродом (CS2), сероводородом (H2S), и другими газами. Преобладание юго-западных и западных ветров в городе обуславливает перемещение загрязнения с воздушными массами в Центральный район. 164 Повышенная влажность воздуха за счет близости РЗ к естественным водоемам способствует интенсивному поглощению слоевищем лишайника поллютантов и объему конечных продуктов их взаимодействия с компонентами слоевища. Парк Победы, скверы при КОБ и вагоностроителей, Городской сад, Детский парк, а также Березовая и Комсомольская рощи входят в состав третьей группы. Содержание сульфонов в образцах лишайников этих РЗ низкое (величина A1313/A2925 варьирует от 0,65±0,02 до 1,70±0,05). Дополнительным источником полютанта в Московском и Центральном районах может быть автотранспорт, который хорошо развит в городе. Диоксид серы (SО2) может образовываться в результате окисления резиновой пыли от автомобильных шин. Загрязнение воздуха азотсодержащими веществами локально. На присутствие NO2 (аэрозоль HNO3) в атмосфере указывают алкилнитраты в образцах, содержание которых не высокое (A1384/A2925 варьирует от 0,68±0,01 до 0,91±0,02). Основной источник загрязнения – выхлопные газы растущего в городе автотранспорта. Однако существенного влияния на лишайники эти выбросы не оказывают. Наличие аммонийной соли в образцах лишайников Центрального и Заволжского районов говорит о присутствие NH3 (NH4+) в воздухе. Результаты количественных измерений содержания аммонийной соли в лишайниках говорят о следовом присутствии NH3 в воздухе. По-видимому, его источник в Центральном районе почва, где определенные бактерии могут разрушать органические компоненты с образованием аммиака. Наиболее активно образование аммиака происходит при высоких температурах и влажности. Наличие NH3 (NH4+) на окраине города (Заволжский район) следствие деятельности расположенного в 11 км к западу от Твери ОАО племзавод «Заволжский». Аммиачные выбросы этого предприятия вместе с воздушными массами при определенном направлении ветра оказываются в черте города. Достоверность различий между получаемыми значениями величин Aν/A2925 для образцов из разных пунктов наблюдений в пределах ключевых территорий подтверждена статистически по критерию H Крускала-Уоллиса. Эмпирический критерий H Крускала-Уоллиса (38,77) больше критического (квадрат критическое 12,59 при p=0,05 и 16,81 при p=0,01). 165 Таблица 13 Значения отношения Аν /А2925 в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes из изученных ключевых территорий (КТ) КТ № п.н. 1 2 3 4 г. Тверь 5 6 7 8 9 10 11 12 пос. Заволжский 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ~1429 ν, см-1 ~1402 ~1384 ~1318 – 3,90±0,12 – – – – – – 0,71±0,01 0,68±0,01 0,79±0,02 – 2,76±0,06 2,90±0,08 2,61±0,06 2,62±0,06 – – – – – – – – 0,91±0,02 2,10±0,04 0,80±0,02 – 0,80±0,02 2,07±0,04 1,00±0,03 2,20±0,05 0,18±0,01 0,87±0,03 1,70±0,05 – – – 0,78±0,02 0,85±0,02 0,71±0,02 1,10±0,02 1,35±0,04 1,60±0,03 РЗ 3390(±50) – Пролетарский р-н: сквер около ДК «Пролетарка» парк Текстильщик Первомайская роща лесопарк Мигалово Московский р-н: парк на пл. Гагарина сквер на Смоленском переулке («Чернобылец») Березовая роща Бобачевская роща Центральный р-н: парк Победы Детский парк Городской сад сквер при КОБ Заволжский р-н: сквер вагоностроителей Комсомольская роща единичные деревья на территории комплекса – – – – – – – – лесопосадки в западном направлении от комплекса (90 м от комплекса) лесопосадки в северо-западном направлении от комплекса (70 м от комплекса) лесопосадки в юго-восточном направлении от комплекса (80 и 200 м от комплекса) сквер по ул. Комсомольский сквер 166 – – – – – – – – – – – – – – – – – 0,10±0,01 – 0,79*±0,02 0,71*±0,02 0,32±0,01 0,72±0,02 – 0,89*±0,03 0,76*±0,02 0,92±0,02 0,76±0,02 0,65±0,02 – – – – – 0,51±0,01 1,01±0,03 – – – + – – – 0,60±0,02 0,56±0,02 – 0,62±0,02 0,43±0,01 0,68±0,02 – 0,59±0,02 – Г. Конаково п. Редкино г. Ржев г. Торжок г. Выш ний Воло чек 22 сквер по ул. Новопочтовая – – – 0,69±0,02 23 24 25 – + + – – – – – – 0,70±0,02 0,70±0,02 – – – – 0,71±0,02 27 28 29 30 сквер по ул. Народная (Больничный городок) сквер по ул. Строителей Конаковский сосновый бор «Зеленый бор» сквер по ул. Энергетиков (около Дворца спорта Конаковской ГРЭС) сквер по ул. Набережная р. Волги сосновый бор «Заборье» сквер в старой части поселка сквер около ОАО «Редкинский опытный завод» + – + + – – – – – – – – 0,75±0,01 0,76±0,02 – – 2,24±0,05 0,90±0,02 1,32±0,03 31 парк Академический + – – 0,83±0,03 1,81±0,04 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 древесные насаждения по ул. Гарибальди сквер на Осташковском ш. сквер на. Ленинградском ш. сквер на пл. Революции сквер по ул. Никиты Головни Городской сад парк им. Грацинского В.В. сквер по ул. Краностроителей сквер по ул. Октябрьская сквер по ул. Мира древесные насаждения по Калининскому шоссе древесные насаждения по ул. Мира парк около Городского дома культуры на пл. Пушкина сквер по ул. Луначарского древесные насаждения по ул. Дзержинского древесные насаждения по ул. Энгельса древесные насаждения по ул. Лесозаводская древесные насаждения по ул. Стеклозаводская древесные насаждения по ул. ул. Большая Садовая – + + – + – – – – + – + + – – + + + + – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 0,80±0,02 – – – – 1,74±0,03 1,02±0,03 1,12±0,02 1,01±0,03 1,00±0,03 0,83±0,03 0,82±0,02 – 0,91±0,02 0,76±0,02 0,71±0,02 3,14±0,09 2,99±0,09 2,83±0,07 2,15±0,07 1,87±0,04 2,25±0,06 2,34±0,04 1,83±0,04 2,24±0,05 1,94±0,04 1,64±0,03 1,82±0,04 2,64±0,06 2,76±0,06 2,84±0,05 3,42±0,11 3,48±0,10 2,51±0,05 2,04±0,03 26 167 1,51±0,04 1,50±0,03 2,03±0,05 1,20±0,03 1,72±0,03 1,82±0,04 г. Удомля и ее окр. г. Бежецк ЦЛГПБЗ 51 52 53 54 55 56 57 древесные насаждения по ул. Красноармейская древесные насаждения по ул. Ворошилова древесные насаждения по ул. Восточная древесные насаждения по ул. Красная сквер по ул. Венецианова сквер по ул. Энтузиастов сквер по ул. Энергетиков Трансплантационные исследования: На территории КАЭС (около градирен) В районе КАЭС (на расстоянии 1,5 км от КАЭС) В районе КАЭС (на расстоянии 1,9 км от КАЭС) В районе КАЭС (на расстоянии 6,0 км от КАЭС) В районе КАЭС (на расстоянии 10,0 км от КАЭС) древесные насаждения по ул. Тверская древесные насаждения по ул. Нижняя древесные насаждения по ул. Кашинская древесные насаждения по пер. Октябрьский древесные насаждения по ул. Нечаева сквер на пл. Советской древесные насаждения по пр. Ленина древесные насаждения по ул. Краснослободская древесные насаждения по ул. Молодежная Верховье р. Тюдьма – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 0,86±0,02 0,90±0,02 086±0,02 0,76±0,03 – – – 3,52±0,11 3,20±0,11 2,34±0,04 1,82±0,06 – – – 0,70±0,02 1,70±0,06 58 59 – – – – 1,01±0,02 60 – – – – 1,70±0,03 61 – – – – 1,00±0,02 62 – – – – 1,02±0,02 63 – – – – – 64 – – – – – 65 – – – – 2,82±0,08 66 + – – – 2,62±0,07 67 + – – – 3,03±0,10 68 + – – – 2,93±0,08 69 – – – – 3,21±0,08 70 – – – – 1,21±0,03 71 – – – – 1,20±0,04 72 – – 0,18±0,01 – 0,67±0,02 73 – – – 0,19±0,01 0,62±0,02 74 – – – 0,19±0,01 0,71±0,02 75 – – 0,16±0,01 0,20±0,01 0,64±0,01 76 – – 0,17±0,01 0,22±0,01 0,70±0,03 77 – – 0,19±0,01 0,20±0,01 0,74±0,03 78 Верховье р. Межи – – 0,13±0,01 – 0,54±0,01 79 – – 0,12±0,01 – 0,52±0,01 80 Пос. Заповедный – – 0,07±0,01 – 0,32±0,01 Примечание: * отмечено внешнее неудовлетворительное состояние слоевища; «–» – отсутствие полос поглощения в ИК спектрах. 168 Рис. 32. Характер количественного распределения поллютантов в г. Твери по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 1–14 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2 (аэрозоль H2SO4), – – NO2 ( аэрозоль HNO3), – – NH3 (NH4+); количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах лишайника: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, С – сульфаты; АмС – аммонийная соль 169 Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе г. Твери серо- и азотсодержащие поллютанты. На присутствии серосодержащего поллютанта (прежде всего SО2 (аэрозоль H2SO4)) в воздухе указывает наличие в слоевищах сульфонов (R-SO2-OH), азотсодержащих (NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+)) – алкилнитраты (R-O-NO2) и аммонийная соль (R–COONH4). Специфику атмосферного загрязнения в городе определяет, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Его основным источником являются предприятия энергетической отрасли. Деятельность этих предприятий в прошлом определяет существенное влияние на живые системы и в настоящем. 5.1.1.2. пос. Заволжский ИК спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes, собранных в районе животноводческого комплекса (ОАО племзавод «Заволжский») пунктах сбора 15 – 20, позволил идентифицировать в них три типа соединений (табл. 13). На аммонийную соль в лишайниках указывают изменения в ИК спектрах образцов при 1401 см-1 δ(N-H); алкилнитраты – 1381 см-1 νs(-О–NO2); сульфоны – 1313 νas(SO2), 780, 668, 518 см-1 ν(S-O-C) (рис. 33) (Мейсурова и др., 2011б). Аммонийная соль – распространенный тип соединения характерный для лишайников в районе животноводческого комплекса. Во всех ИК спектрах образцов поселка отмечены полосы поглощения, ответственные за присутствие этого соединения. Другие типы соединений в лишайниках встречаются не везде. В образцах собранных в 200 м юго-восточного направления от комплекса (пункт сбора 20) отсутствуют алкилнитраты, но обнаружены сульфоны, которых нет в других образцах. На доминировании в воздухе NH3 (NH4+) указывает присутствие во всех исследуемых образцах Hypogymnia physodes аммонийной соли. Токсичность аммиачного загрязнения подтверждается неудовлетворительным внешним состоянием собранных образцов лишайников, в первую очередь на территории комплекса, а также низким видовым разнообразием. Главным образом в районе 170 комплекса преобладают гемерофильные и среднеустойчивые к загрязнению виды лишайников. Основной источник NH3 (NH4+) – деятельность животноводческого комплекса. Известно, что развитие животноводства тесно связано с накоплением и утилизацией биогенных азотсодержащих соединений (Исидоров, 2001). В результате, в районах расположения животноводческих комплексов содержание в воздухе NH3, являющегося продуктом разложения мочи животных и навоза, может достигать 20–35 мг/м3 (Ammonia in the UK …, 2002; Ведомственная целевая программа …, 2005). Рис. 33. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes из пос. Заволжский: 1 – с единичных экземпляров деревьев около помещения откорма скота; 2 – с древесные насаждения в юго-восточном направлении от комплекса; 3 – из фоновой зоны; ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль Количественные расчеты спектров образцов лишайников района ОАО племзавод «Заволжский» позволили определить характер распространения поллютантов и сгруппирировать территорию (рис. 34). Первую группу, составляет территория самого комплекса – помещения откорма скота и навозохранилища, где в образцах содержание аммонийной соли особенно высокое (А1402/А2925 от 0,71±0,02 до 0,79±0,02). На данной территории отмечен резкий, зловонный запах со специфичным аммиачным оттенком, интенсивность 171 которого уменьшается по мере удаления от комплекса. Вторую группу составляет территория за пределами комплекса, где содержание аммонийной соли в образцах уменьшается (А1402/А2925 от 0,32±0,01 до 0,60±0,02). Отметим, что значения А1402/А2925 в образцах собранных в пунктах западного, северо-западного и юго-восточного направлений отличаются. Например, в спектрах образцов собранных в западном и северо-западном направлениях от комплекса (пункты сбора 17, 18) изменения, связанные с аммонийными солями не существенны (А1402/А2925 составляет 0,32±0,01– 0,51±0,01). Аммиак от комплекса распространяется с воздушными массами к населенному пункту пос. Заволжский, благодаря преобладанию ветров юговосточного направления. Рис. 34. Характер количественного распределения поллютантов в п. Заволжский по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 5–20 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, АмС – аммонийная соль Присутствие в воздухе других поллютантов локально. Сельскохозяйственные поля на северо-западе от поселка (пункты сбора 17, 18), куда регулярно вносятся 172 азотные удобрения, перепревший навоз определяют загрязнение воздуха NO2 (аэрозоль HNO3). Значения величин А1381/А2925 в образцах составляют 0,92±0,02– 1,01±0,03. Выбросы котельной в пос. Заволжский (пункт сбора 20), где используют высокосернистый мазут, определяют присутствие SO2 (аэрозоль H2SO4) в воздухе. Прилегающая к поселку федеральная автомобильная дорога Москва–СанктПетербург М10 – дополнительный источник SO2 (аэрозоль H2SO4), который может образовываться в процессе окисления резиновой пыли автомобильных шин. Достоверность различий между получаемыми значениями величин Aν/A2925 для образцов из разных пунктов наблюдений в пределах поселка подтверждена статистически по критерию H Крускала-Уоллиса. Эмпирический критерий H Крускала-Уоллиса (56,93) больше критического (квадрат критического - 11,07 при p=0,05 и 15,09 при p=0,01). Таким образом, использование Фурье-ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes в биомониторинге позволило идентифицировать загрязнение атмосферы, связанное с деятельностью животноводческих комплексов. Его специфику определяет, прежде всего, аммиачное загрязнение. В связи с тем, что лишайники не способны удалять, а лишь накапливают в течение всей своей жизни загрязняющие компоненты, количественная оценка их содержания позволила определить преобладающее направление распространения загрязнения и уточнить их источники. 5.1.2. Конаковский район 5.1.2.1. г. Конаково Фурье-ИК спектральный анализ образцов лишайников РЗ г. Конаково (пункты сбора материала 21–28) позволил установить изменения в химическом составе лишайников, связанные с загрязнением воздуха (Смирнова, Мейсурова, 2011, 2012; Мейсурова и др., 2012). В ИК спектрах образцов лишайников обнаружены новые полосы поглощения при 1313 νas(SO2), 777 и 664 см-1 ν(S–O–C), которые соответствует сульфонам; при 1377 νs(-О -NO2) и 883 δ(O–N–O) – алкилнитратам (рис. 35). Кроме 173 того, отмечены слабые изменения при 3430, 3340 и 3066 см-1 νs и νas(N–H), связанные с присутствием в аммонийной соли. Основная полоса поглощения при 1400(+2) см-1 δ(N– H) отсутствует, вследствие крайне низкого их содержания. Рис. 35. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – из сквера по ул. Строителей (г. Конаково); 2 – парка около ОАО «Редкинский опытный завод» (пос. Редкино); 3 – из фоновой зоны; ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль Повсеместно в образцах Hypogymnia physodes г. Конаково зафиксированы сульфоны, которые указывают на загрязнение воздуха SО2 (аэрозоль H2SO4). Количественные расчеты спектров образцов (величины A1313/A2925) позволяют условно группировать исследуемые РЗ города (рис. 36). Первую группу составляют территории двух РЗ, где в образцах содержится больше всего сульфонов – скверы по ул. Строителей, набережной р. Волги (A1313/A2925 составляет 2,03±0,05–2,24±0,05) (Смирнова, Мейсурова, 2012а, б; Мейсурова и др., 2012) (табл. 13). Основные источники SО2 (аэрозоль H2SO4) в городе – имевшие место длительное время серосодержащие выбросы от предприятий ОАО «Конаковский фаянсовый завод» (при сжигании жидкого топлива в доменных печах при обжиге посуды) и ООО «Конаковская ГРЭС» (при использовании в качестве топлива мазута (в настоящее 174 время, резервное топливо)). Близость исследуемых РЗ к естественным водоемам способствовала более интенсивному накоплению поллютанта в слоевищах лишайников. Содержание сульфонов в образцах РЗ (скверы по улицам Комсомольский сквер, Новопочтовая, Народная и Энергетиков, Конаковский сосновый бор «Зеленый бор», сосновый бор «Заборье), которые удаленны от основных источников загрязнения существенно ниже (A1313/A2925 составляет 0,90±0,02–1,72±0,03). Территории этих РЗ составляют вторую группу. В большинстве исследуемых образцов отмечены алкилнитраты, которые указывают на NO2 (аэрозоль HNO3) в воздухе. Его источники – выхлопные газы автотранспорта, процессы сжигания газа и мазута в системе прямоточно-вихревых факелов на ОАО «Конаковская ГРЭС». Однако существенного влияния на эпифитные лишайники эти выбросы не оказывают (A1384/A2925 составляет 0,68±0,02-0,76±0,02). Локально зарегистрировано следовое присутствие аммонийных солей в образцах, которые указывают на NH3 (NH4+) в воздухе. Аммонийная соль зарегистрирована в образцах собранных в скверах по улицам Строителей и Комсомольский сквер, Набережной р. Волги, а также в Конаковском сосновом бору «Зеленый бор». Отсутствие в ИК спектрах образцов основной полосы поглощения при ~1400(±2) см-1 не позволяет провести точные количественные расчеты содержания аммонийных солей. Основным источником следов NH3 (NH4+) в воздухе может быть почва, где разрушаются органические вещества определенными бактериями. Достоверность различий между получаемыми значениями величин Aν/A2925 для образцов из разных пунктов наблюдений в пределах г. Конаково подтверждена по критерию H Крускала-Уоллиса. Эмпирический критерий H Крускала-Уоллиса (36,99) больше критического (квадрат критическое - 12,59 при p=0,05 и 16,81 при p=0,01). 175 AмС AмС Рис. 36. Характер количественного распределения поллютантов в г. Конаково по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 21–28 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты; АмС – аммонийная соль 176 Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе г. Конаково – серо- и азотсодержащие поллютанты (SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+)). Специфику загрязнения атмосферы г. Конаково определяет, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Его источником являются крупные промышленные предприятия – ОАО «Конаковская ГРЭС» и ОАО «Конаковский фаянсовый завод». Переход на газ в качестве основного вида топлива на ОАО «Конаковская ГРЭС», спад производства, смена технологий на ОАО «Конаковский фаянсовый завод» существенно снизило нагрузку на живые системы в настоящем. 5.1.2.2. пос. Редкино В образцах Hypogymnia physodes обнаружены сходные с образцами г. Конаково типы соединений, которые указывают на SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3) и NH3 (NH4+) в воздухе (Мейсурова и др., 2012). ИК спектры образцов демонстрируют изменения при 1313 νas(SO2), 777 и 664 см-1 ν(S–O–C), связанные с присутствием в них сульфонов; при 1377 νs(–О–NO2) и 883 δ(O–N–O) – алкилнитратов (рис. 35). Кроме того, в спектрах образцов зафиксированы слабые изменения в области 3010–3500 см-1, связанные со следовым присутствием аммонийных соединений в слоевищах лишайников. Количественные расчеты спектров образцов показали, что больше всего в лишайниках сульфонов (A1313/A2925 составляет 1,32±0,03–1,82±0,04) (рис. 37; табл. 13). Содержание алкилнитратов в образцах лишайников пос. Редкино низкое, значение величины А1377/А2925 составляет 0,83. Единственный источник загрязнения в поселке – ОАО «Редкинский опытный завод», который имеет широкую профилизацию – производство удобрений и прочих неорганических химических веществ, красителей, пигментов, красок, лаков, прочих основных органических химических веществ. 177 Рис. 37. Характер количественного распределения поллютантов в пос. Редкино по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 29–31 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, АмС – аммонийные соль Таким образом, Фурье-ИК спектроскопический анализ слоевищ Hypogymnia physodes из пос. Редкино позволил обнаружить в воздухе сходный состав поллютантов, характерный для административного центра Конаковского района. Загрязнение воздуха в пос. Редкино определяют, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Вклад в загрязнение воздуха других поллютантов (NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+)) не существенен. Основным источником загрязнения является производитель уникальной химической 178 продукции для предприятий авиационной и космической промышленности ОАО «Редкинский опытный завод». 5.1.3. Ржевский район Спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes, собранных в различных РЗ административного центра Ржевского района – г. Ржев (пункты сбора материала 32 – 41) позволил обнаружить в лишайниках три типа соединений (Мейсурова и др., 2013б). На сульфоны в лишайниках указывают изменения в спектрах при 1314 νas(SO2), 779, 659 и 507 см-1 ν(S-O-C); алкилнитраты – 1381 см-1 νs(-О–NO2), 888 δ(O– N–O); амонийную соль – 3430, 3340 и 3070 см-1 νs и νas (N–H) (рис. 38). Рис. 38. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – из сквера по ул. Мира (г. Ржев); 2 – из фоновой зоны; ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль Сульфоны указывают на SО2 (аэрозоль H2SO4) в воздухе. Они присутствуют во всех образцах г. Ржева. На основе количественных данных исследуемые РЗ можно объединить в две группы (рис. 39; табл. 13). Первую группу составляют РЗ на северозападе правобережной части города, где сконцентрирован основной потенциал тяжелого машиностроения города – ОАО «Ржевский экспериментальный ремонтно179 механический завод», ОАО «Ржевмаш», имеется узловая железнодорожная станция Ржев-Белорусский. Содержание сульфонов в образцах собранных с древесных насаждений по ул. Гарибальди и скверах по Осташковскому и Лениградскому шоссе высокое (A1313/A2925 составляет 2,83±0,07–3,14±0,09). По мере удаления от промышленных предприятий содержание сульфонов в образцах снижается (A1313/A2925 составляет 1,83±0,04–2,34±0,04). Южные ветра, преобладающие в городе, способствуют перемещению загрязнения с воздушными массами в область расположения РЗ, которые составляют вторую группу. Среди них скверы на пл. Революции, улицам Краностроителей, Октябрьская, Мира и Никиты Головни, Городском сад, парк им. Грацинского. В городе активно используется старый автотранспорт, который является дополнительным источником SО2 (аэрозоль H2SO4), сжигает большее количество топлива на фоне отсутствия средств обезвреживания отработанных газов. Близость к водоемам некоторых РЗ (Городской сад, парк им. Грацинского и сквер по ул. Октябрьская) обуславливает более интенсивное поглощение слоевищем поллютантов. Содержание сульфонов в образцах Hypogymnia physodes РЗ этой группы несколько выше, чем в других скверах города этой области (значение величин А1313/А2925 составляет 2,24±0,05–2,34±0,04). Загрязнение воздуха NO2 (аэрозоль HNO3) в городе, на которое указывает наличие в образцах алкилнитратов, локально и приурочено к местам главных транспортных линий и узлов. Например, на въезде и выезде из города со стороны Старицкого шоссе (на севере) и федеральной трассы «Балтия» (Москва–Рига) (на юге). Плотная сеть дорог, множество парковочных мест, стоянок, светофоры в центре левобережной части города (Советская сторона) обуславливают загрязнение воздуха выхлопными газами автотранспорта. Содержание алкилнитратов в образцах по сравнению с сульфонами ниже – значение величины A1381/A2925 составляет 0,80±0,02– 1,74±0,03. 180 Рис. 39. Характер количественного распределения поллютантов в г. Ржев по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 32–41 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, АмС – аммонийная соль 181 В образцах, собранных на окраинах города – севере и северо-западе правобережной и юге левобережной частей города – обнаружено следовое присутствие аммонийных солей, которые указывают на NH3 (NH4+). Его источник – почва, где происходит бактериальное разрушение органических веществ (сквер по ул. Н. Головни), а также мини котельные предприятий производства тяжелого машиностроения (скверы на Осташковском и Ленинградском шоссе); предприятий нефтехимической промышленности (Ржевская нефтебаза – филиал ОАО «Тверьнефтепродукт») (сквер по ул. Мира). Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе г. Ржев поллютанты – SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+). Специфику атмосферного загрязнения в городе определяет, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Его основным источником являются предприятия тяжелого машиностроения. 5.1.4. Торжокский район Фурье-ИК спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes, собранных в РЗ административного центра Торжокского района – г. Торжок (пункты сбора материала 42 – 47) позволил обнаружить в лишайниках три типа соединений (Мейсурова и др., 2013в). На наличие сульфонов в лишайниках указывают изменения в спектрах при 1310 νas(SO2), 779, 659 и 513 см-1 ν(S-O-C); алкилнитраты – 1377 см-1 νs(-О-NO2), 888 δ(O–N–O); амонийную соль – 3430, 3340 и 3069 см-1 νs и νas (N–H) (рис. 40). Распространенным типом соединения в образцах Hypogymnia physodes г. Торжок являются сульфоны, которые указывают на SО2 (аэрозоль H2SO4) в воздухе (табл. 13). Количественные расчеты спектров образцов позволяют объединить РЗ в три группы. Первую группу составляет территория около ОАО «Торжокский вагоностроительный завод» (древесные насаждения по ул. Энгельса), где в образцах зафиксировано самое высокое содержание сульфонов (A1313/A2925 составляет 3,42±0,11) (рис. 41). В образцах РЗ (древесные насаждения по ул. Дзержинского, сквер по ул. Луначарского, парк около Городского дома культуры на пл. Пушкина) удаленных в западном направлении от ОАО «Торжокский вагоностроительный 182 завод» и составляющих вторую группу, содержание сульфонов снижается (A1313/A2925 составляет 2,64±0,06–2,84±0,05). Дополнительными источниками выступают ОАО «Кожгалантерейная фабрика», ОАО «Торжокский деревообрабатывающий завод», плотная сеть дорог, отопительные системы частного жилого сектора. Третью группу составляют РЗ около автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург М10, где в образцах зарегистрировано самое низкое в городе содержание сульфонов (A1313/A2925 составляет 1,64±0,03–1,82±0,04). Рис. 40. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – с древесных насаждений по Калининскому шоссе (г. Торжок); 2 – из фоновой зоны; __ – сульфоны; __ – алкилнитраты; __ – аммонийная соль Алкилнитраты, идентифицированные во всех образцах, кроме района ОАО «Торжокский вагоностроительный завод», указывают на загрязнение воздуха NO2 (аэрозоль HNO3). Содержание алкилнитратов ниже, чем сульфонов (A1377/A2925 составляет 0,82±0,02–1,12±0,02). Основной источник загрязнения – автотранспорт. В образцах собранных с древесных насаждений по Калининскому шоссе (при выезде на федеральную автомобильную дорогу М10) содержание алкилнитратов несколько выше – значение величины А1377/А2925 составляет 1,12. 183 Рис. 41. Характер количественного распределения поллютантов в г. Торжок по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 42–47 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, АмС – аммонийная соль Появление в слоевищах лишайника аммонийной соли локально и свидетельствует о наличии в воздухе NH3 (NH4+). Амминийная соль присутствует в образцах собранных в исторической части – парке около Городского дома культуры на пл. Пушкина, а также выезде из города на автомобильную дорогу Москва – Санкт-Петербург М10 – древесных насаждениях по улицам Мира (на юго-востоке) и Энгельса (на северо-востоке). Источники – предприяти химической отрасли (ОАО «Торжокский завод полиграфических красок») и тяжелого машиностроения, многочисленные материалов. 184 склады горюче-смазочных Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе Торжка поллютанты – SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+). Доминирующим поллютантом в городе является SО2 (аэрозоль H2SO4). Основными источниками загрязнения являются градообразующие предприятия химической отрасли и тяжелого машиностроения 5.1.5. Вышневолоцкий район Фурье-ИК спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes, собранных в РЗ административного центра Вышневолоцкого района – г. Вышний Волочек (пункты сбора материала 48 – 54) позволил обнаружить в лишайниках сульфоны, алкилнитраты и аммонийную соль, которые свидетельствуют о присутствии SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3) и NH3 (NH4+) в воздухе (Мейсурова и др., 2013в). На сульфоны указывают изменения в спектрах при 1314 νas(SO2), 783, 666 и 517 см-1 ν(S-O-C); алкилнитраты – 1377 см-1 νs(-О-NO2), 888 δ(O–N–O); амонийную соль – 3425, 3340 и 3065 см-1 νs и νas (N–H) (рис. 42). Среди идентифицированных типов соединений, в слоевищах лишайника содержание сульфонов наибольшее. РЗ сгруппированы по количественным показателям (рис. 43; табл. 13). Первую группу составляет территория, охватывающая центральную часть города – с древесных насаждений по улицам Лесозаводская, Красноармейская и Ворошилова, где в образцах обнаружено высокое содержание сульфонов (A1313/A2925 составляет 3,20±0,11–3,52±0,11). Здесь проходит участок скоростной автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург М10, сконцентрированы предприятия ОАО «Вышневолоцкий мебельный ДОК», ОАО «Вышневолоцкий леспромхоз», ООО «Вышневолоцкий механический завод», где работают собственные мини-ТЭЦ котельные на жидком топливе. 185 Рис. 42. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – с древесных насаждений по ул. Красноармейская (г. Вышний Волочек); 2 – по пер. Октябрьский (г. Бежецк); 3 – из фоновой зоны; __ – сульфоны; __ – алкилнитраты; __ – аммонийная соль Вторую группу составляют две территории, где содержание сульфонов несколько ниже – западная и северо-восточная части города. К западной части города на правой стороне р. Цна (улицы Стеклозаводская и Большая Садовая) загрязнение перемещается с воздушными массами из центральной части (A1313/A2925 составляет 2,04±0,03–2,51±0,05). Вероятность существенного влияния загрязнения на лишайники со стороны предприятий стекольной промышленности (ООО «Стекольный завод им. 9 Января», ОАО «Вышневолоцкая зеркально-багетная фабрика») здесь незначительная. Известно, что предприятия стекольной промышленности загрязняют окружающую среду в малых количествах – преимущественно это стеклобой, пыль при транспортировке шихты, отходы от упаковочных материалов, порошковые отходы цехов обработки стекла, отходы огнеупорных материалов печей. Возможны газообразные выбросы в атмосферу – продукты сгорания природного газа, содержащие СО2 и NО2, потоки стекловарения и подготовки шихты. В образцах собранных с древесных насаждений по улицам Восточная и Красная северо-восточной части 186 города, в том числе районе функционирования ФЛ Вышневолоцкой ТЭЦ ГУ ОАО «ТГК-2» значение A1313/A2925 составляет 1,82±0,06–2,34±0,04. Благодаря оптимальной высоты трубы, выброс из нее переносится на значительные расстояния к центральной и западной частям города, усиливая загрязнение там. Выбросы автотранспорта обуславливают наличие в образцах алкилнитратов (A1384/A2925 составляет 0,71±0,02–0,91±0,02). Следовое присутствие аммонийной соли в образцах на правой стороне р. Цна улицам Лесозаводская, Стеклозаводская и Большая Садовая свидетельствует об NH3 (NH4+) в воздухе. Рис. 43. Характер количественного распределения поллютантов в г. Вышний Волочек по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 48–54 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты, АмС – аммонийная соль Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе г. Вышний Волочек SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+). Специфику 187 загрязнения воздуха г. Вышний Волочек определяет SО2 (аэрозоль H2SO4) Количественный спектральный анализ содержания сульфонов в лишайниках позволил уточнить источники загрязнения и направление распространение загрязнения в воздухе. 5.1.6. Удомельский район В образцах Hypogymnia physodes, собранных в РЗ административного центра Удомельского района – г. Удомля (пункты сбора 55 – 57) изменения в химическом составе лишайников отсутствуют. Ограниченный объем транспортного парка, предприятия малого бизнеса, ориентированные на торговлю, а также крупные производители пищевой продукции (ООО ТД «Удомельский хлебокомбинат», ТОО «Удомельский молокозавод») не оказывают существенного воздействия на загрязнение воздуха. Спектральный анализ лишайников трансплантированных в течение года в районе КАЭС (пункты сбора 58 – 62) позволил установить изменения в химическом составе лишайников, связанные с загрязнением воздуха SО2 (аэрозоль H2SO4), а также NO2 (аэрозоль HNO3) (Мейсурова и др., 2010б). В образцах Hypogymnia physodes идентифицированы два типа соединений (рис. 44; табл. 13). На сульфоны в лишайниках указывают изменения в спектрах при 1313 νas(SO2), 781, 666 и 518 см-1 ν(S–O–C); алкилнитраты – 1381 см-1 νs(-О–NO2). С помощью спектрального анализа в спектрах образцов трансплантированных в районе КАЭС не выявлено изменений связанных с поглощением радиоактивных изотопов инертных газов, которые могут попадать в атмосферу в виде газоаэрозольных элементов. Количественные расчеты спектров образцов трансплантированных в районе КАЭС показали, что сульфонов больше, чем алкилнитратов. Наибольшее содержание сульфонов обнаружено в лишайниках, пересаженных возле градирен КАЭС и радиусе 2,0 км от них (А1313/А2925 составляет 1,70±0,06); низкое – размещенных на расстоянии 6 км севернее КАЭС (А1313/А2925 составляет 1,00±0,02) 188 (рис. 45). Значение величин А1313/А2925, закономерно уменьшаются по мере удаления 1381 мест трансплантации образцов от КАЭС. Рис. 44. ИК спектры поглощения образцов Hypogymnia physodes: 1 – трансплантированные в районе КАЭС; 2 – из фоновой зоны; ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты Анализ выбросов КАЭС, в составе которых могут быть радиоактивные изотопы инертных газов (Cs-137, Co-60, Ar-41 и т.д.) дает основания предположить, что присутствие в воздухе SО2 (аэрозоль H2SO4) не связано с деятельность самой КАЭС. Сотрудничество со службой контроля состояния окружающей среды КАЭС позволило выявить источник загрязнения. Более 10 лет назад на территории КАЭС была построена котельная, как резервная, на случай аварийных ситуаций – при отказе работы первого энергоблока. После запуска последующего энергоблока необходимость в круглогодичном функционировании котельной исчезла. Срок ее работы ограничили, стали использовать для поддержания системы в функциональном состоянии. В качестве топлива на котельной используют мазут, при сжигании которого выделяются SО2 , NO2, выбросы твердых веществ, специфические вещества (V2O5, MnO2, MgO2 и т.д.) (Экология города, 2004). Дополнительным источником NO2 (аэрозоль HNO3) 189 может быть немногочисленный автотранспорт. Наличие водоемов-охладителей КАЭС увеличивает скорость поглощения лишайниками поллютантов. Рис. 45. Характер количественного распределения поллютантов в г. Удомля по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 55–62 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2; – – NO2; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АН – алкилнитраты 190 Таким образом, использование трансплантации расширило возможности лихеноиндикационного подхода на основе Фурье-ИК спектрального анализа. С помощью этого подхода в районе КАЭС идентифицировали SО2 (аэрозоль H2SO4) и NO2 (аэрозоль HNO3), характер их распределения. Присутствие этих поллютантов в воздухе не связано с деятельностью КАЭС. 5.1.7. Бежецкий район Фурье-ИК спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes, собранных с древесных насаждений в административном центре Бежецкого района – г. Бежецк (пункты сбора 63 – 71) позволил обнаружить в лишайниках два типа соединений – сульфоны и аммонийную соль, указывающие на SО2 (аэрозоль H2SO4) и NH3 (NH4+) в воздухе. На сульфоны в лишайниках указывают изменения в спектрах при 1314 νas(SO2), 783, 666 и 517 см-1 ν(S-O-C); амонийную соль – 3425, 3340 и 3065 см-1 νs и νas (N–H) (рис. 42). Распространенный тип соединения в образцах – это сульфоны. Они зафиксированы в образцах, собранных в историческом центре на левой стороне р. Молога – улицам Кашинская и Нечаева, пер. Октябрьский, пр. Ленина, в сквере на пл. Советской; в северной части города на правом берегу р. Остречина – улицам Краснослободская и Молодежная (рис. 46). Количественные расчеты спектров образцов, позволили ранжировать исследуемые РЗ. Первую группу составляет территория исторического центра на левой стороне р. Молога, где в образцах зафиксировано высокое содержание сульфонов (A1313/A2925 составляет 2,62±0,07–3,21±0,08). Здесь сосредоточены основные промышленные предприятия города с мини котельными – ОАО «Ремонтномеханический завод», ОАО «Бежецкий опытно-экспериментальный завод». Вторую группу составляют РЗ в северной части города, где единичный транспорт, предприятия ОАО «Бежецкий завод «Автоспецоборудование», ОАО «Бежецксельмаш» определяют более низкое содержание сульфонов в образцах (А1314/А2925 составляет 1,20±0,04–1,21±0,03). Третья группа – правая сторона р. 191 Молога, где сосредоточена частная жилая застройка, имеет место редкий транспорт, в связи, с чем изменения связанные с накоплением поллютантов отсутствуют. Следовое присутствие аммонийной соли отмечено в образцах собранных в историческом центре города – ул. Нечаева, пер. Октябрьский, в сквере на пл. Советской. Источник NH3 (NH4+) – деятельность почвенных микроорганизмов. Рис. 46. Характер количественного распределения поллютантов в г. Бежецк по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 63–71 – номера пунктов сбора образцов; контурами ограничены предполагаемые области распространения поллютантов: – – SO2, – – NH3; количественные показатели содержания поллютантов (значение Аν /А2925) в слоевищах индикаторных лишайников: АС – сульфоны, АмС – аммонийная соль 192 В ИК спектрах образцов собранных на правой стороне р. Молога с древесных насаждений по улицам Нижняя и Тверская не обнаружены изменения связанные с загрязнением воздуха. Это обусловлено удаленностью от исторического центра города, где сосредоточены основные промышленные предприятия города, редкий транспорт, частная жилая застройка. Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа слоевищ Hypogymnia physodes удалось идентифицировать наличие в воздухе г. Бежецк SО2 (аэрозоль H2SO4) и NH3 (NH4+). Специфику атмосферного загрязнения в городе определяет, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Его основным источником являются предприятия тяжелого машиностроения. 5.2. Охраняемые природные территории С помощью Фурье-ИК спектрального анализа в спектрах образцов собранных в пределах заповедника зафиксированы изменения связанные с воздействием поллютантов (пункты сбора 72 – 80) (рис. 47). Рис. 47. ИК спектр поглощения образца Hypogymnia physodes из ЦЛГПБЗ: ___ – сульфоны; ___ – алкилнитраты; ___ – аммонийная соль 193 В образцах Hypogymnia physodes обнаружены три типа соединений – аммонийная соль, алкилнитраты и сульфоны (Мейсуров, Нотов, 2012). О наличии аммонийных солей в лишайниках свидетельствуют изменения в ИК спектрах при 1398 см-1 δ(N-H); алкилнитратов – при 1375 νs(-О–NO2); сульфонов – при 1317 νas(SO2) и 781 ν (S-O-С). Данные типы соединений образуются в результате поглощения и взаимодействия с химическими компонентами лишайника соответствующих поллютантов – SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+). Отсутствие антропогенного воздействия в пределах заповедника, определяет наиболее вероятную причину загрязнения воздуха связанную с пожарами, которые имели место в 90-х гг. ХХ в. Известно, что при горении леса, сухой травы, как и при любом горении органических компонентов, в воздух выбрасываются загрязняющие вещества – оксид углерода (СО), оксиды азота (NxOy), диоксид серы (SO2), сажа (C). При лесных пожарах наиболее токсичными являются оксид и диоксид углерода, углеводороды, аммиак, частицы дыма (Исаева др., 2003). Газообразные продукты горения (SО2, NO2 и NH3) переносятся конвективными потоками и ветром, при взаимодействии с парами воды могут образовывать жидкие аэрозоли. Например, SО2 и NO2 превращаются в атмосфере в аэрозоли H2SO4 и HNO3, которые активно адсорбируются слоевищами лишайников во влажной среде или во время дождя. Количественные расчеты спектров образцов Hypogymnia physodes, показали отличия уровня содержания аммонийных солей, алкилнитратов и сульфонов в зависимости от места сбора в ЦЛГПБЗ (рис. 48). Наибольшее содержание данных типов соединений обнаружено в образцах, собранных у истока р. Тюдьма (72–77), несколько ниже – р. Межи и ее верховье (78 – 79) (табл. 13). Наличие в районе локализации сильных пожаров (Желтухина и др., 2002), избыточно увлажненного водораздела с истоками Межи и Тюдьмы, близость крупных болотных массивов (Катин Мох, Старосельский Мох) обусловило преобразование продуктов горения в атмосфере, способствовало увеличению интенсивности поглощения слоевищами лишайников поллютантов и объем конечных продуктов их взаимодействия с компонентами слоевища (аммонийные соли, алкилнитраты, 194 сульфоны) (Мейсурова, Нотов, 2012). В образцах собранных в пос. Заповедный (80) присутствие данных компонентов обусловлено, скорее всего, воздействием печного отопления. Рис. 48. Характер количественного распределения поллютантов в ЦЛГПБЗ по данным ИК спектрального анализа образцов Hypogymnia physodes: 72–80 номера пунктов сбора образцов; ___ – области распространения поллютантов Таким образом, с помощью Фурье-ИК спектроскопического анализа образцов Hypogymnia physodes, собранных у истока р. Межа и в ее верховье, идентифицированы следы воздействия лесных пожаров, имевших место в 90-е гг. ХХ в. В слоевищах обнаружены соединения, появление которых обусловлено выбросами токсичных поллютантов (SО2, NO2 и NH3), образовавшихся в результате лесных пожаров. 195 5.3. Специфика ключевых территорий Проведенный спектральный анализ показал сходство спектров поллютантов в большинстве изученных ключевых территориях. В образцах Hypogymnia physodes изученных ключевых территорий (антропогенно-трансформированных и охраняемых природных) удалось идентифицировать разные группы соединений. Среди них – сульфаты (R–O–SO2–ОR1), сульфоны (R–SO2R), алкилнитраты (R-O-NO2), аммонийная соль (R–COONH4). Их наличие в слоевищах лишайников указывают на присутствие в атмосфере серо- и азотсодержащих поллютантов (например, SО2 (аэрозоль H2SO4), NO2 (аэрозоль HNO3), одновременно NH3 и HNO3, NH3 и H2SO4, H2SO4 и HNO3). Анализ частоты встречаемости и количественные характеристики содержания различных типов соединений в образцах Hypogymnia physodes позволил определить специфику загрязнения атмосферы ключевых антропогенно-трансформированных и охраняемых природных территорий (рис. 49) (Нотов и др., 2013). Для большинства исследованных ключевых антропогенно- трансформированных территорий (города Тверь, Вышний Волочек, Торжок и Ржев) характерно кислотное загрязнение воздуха, где доминирующим поллютантом является, прежде всего, SО2 (аэрозоль H2SO4). Основные источники – предприятия по производству и распределению энергии (ТЭЦ, мини-ТЭЦ промышленных предприятий, котельные и т.д.). Например, в г. Твери, выбросы Тверской ТЭЦ-1 определили присутствие в образцах некоторых лишайников сульфатов. Их образование указывает на значительные выбросы серосодержащего поллютанта, образующегося при сжигании угля и мазута, которые были основными видами топлива до середины 1990-х гг. В модельных экспериментах было показано, что образование сульфатов связано с воздействием высоких концентраций поллютанта. В настоящее время использование других видов топлива способствует уменьшению уровня загрязнения воздуха серосодержащими соединениями. Однако при этом увеличивается уровень воздействия поллютанта на лишайники в связи с более высокой токсичностью низких концентраций, которые способствуют образованию в слоевищах лишайников сульфонов. 196 Дополнительными источниками серосодержащих поллютантов в воздухе выступают предприятия химической отрасли (например, ОАО «Тверьхимволокно – Полиэфир», ОАО «Тверьхимволокно – Вискоза», ОАО «Редкинский опытный завод» и т.д.), машиностроения, выбросы дизельного автотранспорта. Существенен вклад трансграничных выпадений окисленной серы. Известно, что доля трансграничных выпадений окисленной серы в Тверской области составляет 80–90% (Государственный доклад …, 2011б). Загрязнение воздуха азотсодержащими соединениями (NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+)) в большинстве исследованных антропогенно-трансформированных территорий пока не существенно (табл. 13). Источником NO2 (аэрозоль HNO3) в воздухе является активно развиваемый в области автотранспорт. В перспективе уровень загрязнения этим поллютантом может возрасти (Государственный доклад …, 2011б). Отдельные повышения максимальных значений величин А1384/А2925 в образцах некоторых ключевых территорий (например, г. Ржев) локально, обусловлено боле высокой плотностью сети внутригородского транспорта вокруг мест сбора лишайников, множеством парковочных мест, стоянок, светофоров. Приближенность мест сбора материала к водоемам в таких условиях усиливает адсорбцию поллютантов и образование конечных продуктов их взаимодействия в слоевищах. Скорость накопления поллютантов в слоевище лишайников ниже, чем скорость увеличения его концентрации в воздухе. В перспективе уровень содержания алкилнитратов в лишайниках будет увеличиваться. Более интенсивное накопление этого поллютанта в слоевищах лишайника будет происходить в городах Твери, Вышний Волочек, Ржев, где быстрое увеличение объема транспортного парка сопряжено с наличием в городах гидрологических объектов, способствующих увеличению скорости поглощения поллютанта. 197 ржев торжок 1.12 тверь Заволжский заволж конако ржев 0.70 0.91 волочек удомля бежецк цлгпбз Редкино заволж тверь конакозаволж редкиноконако ржев редкино торжок ржев волочекторжок удомляволочек бежецкудомля цлгпбзб волочек удомля бежецк цлгпбз Рис. 49. Максимальные значения величин Аν /А2925 в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes, собранных на КТ, с указанием поллютантов, вызывающих подобные изменения в спектрах: ___ – А ~1429 /А2925 (SO2); ___– А ~1384 /А2925 (NO2); __ – А ~1318 /А2925 (SO2); __ – А ~1402 /А2925 (NH3); прочие обозначения даны на рис. 12 198 1.70 1.70 3.52 3.21 3.21 3.52 0.91 3.42 3.42 1.74 редкино ржев торжок торжок волочек удомля 0.74 0.70 0.74 заволж редкино цлгпбз 1.12 1.70 1.70 0.70 0.70 1.12 тверь конако бежецк 0.91 0.91 цлгпбз волочек удомля 0.91 тверь цлгпбз 3.14 3.52 3.52 3.14 бежецк бежецк 1.74 торжок 1.74 редкино 1.12 2.90 2.90 3.14 3.42 ржев 0.83 1.82 конако 3.42 3.14 волочек удомля цлгпбз волочек удомля 0.91 0.91 0.18 0.18 3.52 0.59 0.59 1.01 1.01 0.79 0.79 редкино бежецк торжок 3.90 1.74 3.90 1.82 ржев 0.83 0.79 2.24 0.76 0.79 0.74 волочек удомля 3.90 3.52 3.21 3.21 3.52 2.90 0.91 3.90 1.70 0.91 2.24 0.91 2.24 2.90 0.70 0.18 0.76 0.91 0.76 1.70 0.74 0.590.18 1.70 0.74 0.70 3.21 1.01 1.82 0.70 0.591.82 0.79 0.83 0.831.01 3.21 0.79 3.21 2.24 0.74 3.14 0.76 3.14 2.24 1.74 0.76 1.740.74 0.74 1.82 3.42 0.83 1.82 3.42 1.12 1.12 0.83 0.91 торжок 1.70 0.70 0.70 1.12 0.91 1.74 ржев конако 1.70 3.42 3.52 3.14 3.52 3.42 1.82 3.42 1.12 редкино цлгпбз заволж 2.24 3.14 1.74 редкино заволж 1.01 0.59 0.18 тверь 0.76 1.74 конако 2.24 заволж 1.01 торжок 0.59 0.18 3.21 0.91 1.70 2.90 0.70 3.90 бежецк 1.12 0.83 конако ржев 0.76 0.76 0.18 тверь тверь волочек удомля 1.82 0.59 1.82 0.83 1.01 0.83 0.79 3.90 2.24 2.90 2.24 0.910.76 редкино 2.90 заволж 3.52 торжок конако 0.91 1.01 0.79 1.01 3.90 0.79 0.59 0.59 0.18 2.90 0.91 0.18 0.91 ржев 0.91 3.42 0.83 редкино 1.12 3.14 конако 1.74 1.82 2.24 0.76 1.01 аволж 3.14 3.90 3.90 2.90 заволж тверь 0.79 0.59 тверь Загрязнение воздуха NH3 (NH4+) антропогенно-трансформированных территорий носит локальный характер, приурочено к местам функционирования животноводческих комплексов. В пос. Заволжский, где расположен животноводческий комплекс, присутствие аммиака (NH3) в воздухе обусловлено разложением мочи животных и навоза. На аммиачное загрязнение воздуха указывает наличие в лишайниках аммонийных солей. Действие аммиачного загрязнения высокотоксичное для лишайников. Несмотря на способность лишайников к детоксикации ядовитого NH3 путем образования аммонийных солей в слоевищах, влияние аммиачного загрязнения в поселке на лишайники существенно – обнаружены внешние изменения слоевищ (цвет, характер поверхности), отмечена низкая частота встречаемости индикаторных среднеустойчивых к загрязнению видов, замена популяций более устойчивыми видами – Xanthoria parietina. Спектральный анализ образцов охраняемой природной территории (ЦЛГПБЗ) позволил идентифицировать следы пожаров, которые имели место в прошлом – более 20 лет назад (90-е гг. XX в.). Специфику загрязнения воздуха определили продукты горения леса, сухой травы и других органических компонентов. Достоверно установлено присутствие в слоевищах ЦЛГПБЗ соединений, указывающих на поллютанты в воздухе, как SО2, NO2 и NH3. Таким образом, спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes изученных территорий (антропогенно-трансформированных и охраняемых природных) позволил дать общую характеристику состояния атмосферы, оценить общий уровень загрязнения и его влияние на живые системы, определить основные поллютанты и их источники, выявить различия в составе спектра поллютантов в зависимости от специфики промышленной инфраструктуры, сельскохозяйственных объектов, пожаров. Кроме того, спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes изученных территорий (антропогенно-трансформированных и охраняемых природных) позволил регистрировать поллютанты, которые загрязняли воздух на этапах функционирования промышленных объектов, которые сейчас прекратили свою работу. 199 5.4. Результаты комплексной оценки состояния атмосферы некоторых ключевых территорий Разовые измерения с помощью ИК газоанализатора в некоторых антропогеннотрансформированных территориях на фоне конкретной газовой смеси позволили обнаружить в воздухе поллютанты, часть из которых была зарегистрирована ранее с помощью спектрального анализа лишайников (табл. 14). В воздухе были идентифицированы диоксид серы (SO2), сульфид серы (CS2), аммиак (NH3). Распространенным поллютантом являются диоксид серы (SO2), который удалось зафиксировать в большинстве пунктов выбранных антропогеннотрансформированных территорий. Сульфид серы (CS2), присутствие которого в воздухе связано с эмиссиями предприятий, производящих вискозное волокно (предприятия химической отрасли), а также газификацией угля, обнаружен в городах Тверь, Вышний Волочек, Торжок, Ржев, Бежецк. Аммиак (NH3) – продукт разложением мочи животных и навоза отмечен в воздухе пос. Заволжский Калининского района, где функционирует один из крупнейших животноводческих комплексов Тверской области. Таблица 14 Средние значения разовых измерений концентрации поллютантов и максимальные значения величин Аν /А2925 в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes некоторых ключевых территорий (КТ) КТ SO2 Тверь Заволжский Вышний Волочек Торжок Ржев Бежецк ПДКмр Поллютант, мг/м3 CS2 NH3 1,99±0,05 0,33±0,01 0,96±0,02 0,08±0,01 – 0,04±0,01 0,11±0,01 0,45±0,01 – 0,92±0,02 1,13±0,02 1,12±0,03 0,50 0,05±0,01 0,05±0,01 0,04±0,01 0,03 – – – 0,20 Средние значения разовых Значения величин Аν/А2925 А ~1429 /А2925 А ~1402 /А2925 А ~1318 /А2925 νas(SO2) δ(N-H) νas(SO2) 3,90±0,07 – 2,90±0,08 – 0,79±0,02 0,59±0,02 – – 3,52±0,07 – – – концентраций – – – измеренных 3,42±0,10 3,14±0,07 3,21±0,07 поллютантов антропогенно-трансформированных территорий в большинстве случаев кратно превышают соответствующие значения ПДКМР. Высокие средние значения разовых концентраций SO2 и CS2 характерны для городов Тверь, Ржев, Торжок, 200 Вышний Волочек и Бежецк (табл. 14). Отметим, что в слоевищах лишайников этих антропогенно-трансформированных территорий обнаружено наибольшее содержание сульфонов и сульфатов (максимальные значения величины А~1429/А2925 составляют 3,90±0,12; А~1318/А2925 от 2,90±0,08 до 3,52±0,11). Для пос. Заволжский, где согласно данным спектрального анализа лишайников, типичным является аммиачное загрязнение воздуха, концентрация NH3 превышает значение ПДКМР в 2,3 раза. Концентрация SO2 в воздухе не превышает значений ПДКМР, а CS2 не обнаружен. Результаты измерений разовых концентраций поллютантов в пунктах конкретных антропогенно-трансформированных территорий сопоставимы с данными спектрального анализа лишайников, где отмечено существенное загрязнение воздуха. Например, данные спектрального анализа изменений в химическом составе лишайников г. Твери свидетельствуют о существенном загрязнении воздуха серосодержащими поллютантами в Пролетарском районе (табл. 13, 15). Удалось выяснить, что в образцах собранных в сквере около ДК «Пролетарка», парке Текстильщик, Первомайской роще и лесопарке Мигалово отмечено высокое содержание сульфонов и сульфатов (A1429/A2925 составляет 3,90±0,12; A1313/A2925 варьирует от 2,61±0,06 от 2,90±0,08). В образцах лишайников Московского района – парке на пл. Гагарина, сквере на Смоленском переулке («Чернобылец») и Бобачевской роще содержание сульфонов несколько ниже (A1313/A2925 варьирует от 2,07±0,04 от 2,20±0,05). Меньше всего сульфонов обнаружено в лишайниках Центрального (парков Победы, Детский, Городской сад, сквер при КОБ) и Заволжского районов (сквер Вагоностроителей). Однако в образцах из парка Победы и сквера Вагоностроителей зафиксированы незначительное содержание аммонийных солей. Результаты разовых измерений концентраций поллютантов с помощью ИК газоанализатора показали наличие в воздухе Пролетарского района двух серосодержащих поллютантов – SO2 и CS2. В Пролетарском районе специфику загрязнения определяет в первую очередь SO2. В районе парка Текстильщик концентрация SO2 составила 3,09 мг/м3 (6 ПДКМР), CS2 – 0,12 мг/м3 (4ПДКМР); 201 лесопарка Мигалово концентрация SO2 – 2,52 мг/м3 (5ПДКМР); CS2 – 0,06 мг/м3 (2 ПДКМР) (табл. 15). В Московском районе специфику загрязнения воздуха серосодержащими поллютантами определяет, прежде всего, CS2. Его концентрация в воздухе составила 0,19 мг/м3 (6,2ПДКМР). Концентрация SO2 равна 2,10 мг/м3 (3,9 ПДКМР). Таблица 15 Значения разовых измерений концентраций поллютантов и максимальные значения величин Аν /А2925 в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes из г. Твери Поллютант, мг/м3 SO2 CS2 NH3 Название РЗ Пролетарский р-н: парк Текстильщик лесопарк Мигалово Московский р-н: парк на пл. Гагарина Центральный р-н: парк Победы Городской сад Заволжский р-н: сквер Вагоностроителей Значения величин А~1429/А2925 А~1402/А2925 А~1318/А2925 νas(SO2) δ(N-H) νas(SO2) 3,09 ±0,06 2,52 ±0,05 0,12 ±0,01 0,06 ±0,01 – – 3,90±0,11 – – – 2,90±0,08 2,62±0,07 2,10 ±0,07 0,19 ±0,01 – – – 2,10±0,08 1,56 ±0,05 1,49 ±0,04 0,07 ±0,01 0,11 ±0,01 0,05 ±0,01 – – 0,18±0,01 – 1,70±0,07 1,35±0,05 – 0,10±0,01 0,76±0,03 1,21 ±0,05 – 0,08 ±0,01 Значение разовых концентраций SO2 в воздухе парка Победы и Городском саду (Центральный район) составили 1,56 (3 ПДКМР) и 1,49 мг/м3 (2,9ПДКМР); CS2. – 0,07 (2,4 ПДКМР) и 0,05 (1,8 ПДКМР) соответственно. Низкие концентрации SO2 в городе зафиксированы в Заволжском районе (сквере Вагоностроителей) – 1,21 мг/м3 (2,4 ПДКМР), CS2 – отсутствует. В воздухе парка Победы и сквера Вагоностроителей с помощью измерний на ИК газоанализаторе обнаружен NH3. Разовые измерения показали низкие концентрации этого поллютанта в воздухе, которые не превышают значения ПДКМР. Аналогичные измерения провели в других антропогенно- трансформированных территориях, в которых согласно спектральным данным лишайников был отмечен высокий уровень загрязнения. Значения разовых концентраций измеренных поллютантов антропогенно-трансформированных территорий отличаются от данных представленных в официальных источниках (Государственный доклад …, 2011б; Обзор состояния …, 2012). В большинстве 202 случаев концентрация измеренных поллютантов кратно превышает значения ПДКМР. Это обусловлено тем, что наблюдения за качеством воздуха в области ограничены, проводятся на единичных постах в двух городах Тверь и Ржев (Государственный доклад …, 2011б). Все это сильно снижает эффективность мониторинговых наблюдений. Для динамично развивающихся городов Тверской области необходимо расширение сети пунктов наблюдения, спектра измеряемых поллютантов. При выборе новых пунктов наблюдений за состоянием атмосферы целесообразно опираться на данные полученные с помощью различных способов – спектрального анализа изменений в химическом составе индикаторных лишайников, измерений с помощью газоанализатора. Например, в административном центре Тверской области г. Тверь нельзя ограничиваться проведением мониторинговых наблюдений на единственном стационарном посту в городе по ул. Ефимова, который условно относится к «городскому–фоновому» (Государственный доклад …, 2011б). Исходя из полученных данных целесообразно расширение пунктов наблюдений, в первую очередь – по пр. Калинина (Пролетарский район), на пл. Гагарина (Московский район), Тверском пр. (Центральный район). Таким образом, измерения с помощью ИК газоанализатора в антропогеннотрансформированных территориях подтвердили данные о загрязнении воздуха полученные с помощью спектрального анализа изменений в химическом составе лишайников. Удалось зафиксировать доминирующие в воздухе серосодержащие поллютанты, определить их концентрации, уточнить источники. Перспективным является расширение сети пунктов наблюдения, выбранных на основе результатов полученных с помощью разных способов анализа состояния атмосферы. *** Таким образом, в большинстве исследованных антропогенно- трансформированных территорий Тверской области зарегистрировано кислотное загрязнение воздуха. Доминирующим поллютантом является SО2 и/или H2SO4. Основной источник – предприятия энергетической отрасли. Измерения с помощью ИК газоанализатора в антропогенно-трансформированных территориях подтвердили данные о загрязнении 203 воздуха, полученные с помощью спектрального анализа изменений в химическом составе лишайников. Перспективным является расширение сети пунктов наблюдения, выбранных на основе результатов полученных с помощью разных способов анализа состояния атмосферы. Загрязнение воздуха азотсодержащими соединениями (NO2 (аэрозоль HNO3), NH3 (NH4+)) не существенно. Присутствие в воздухе NO2 (аэрозоль HNO3) определяет главным образом автотранспорт. Загрязнение воздуха NH3 (NH4+) антропогенно-трансформированных территорий носит преимущественно локальный характер, приурочено к местам функционирования животноводческих комплексов. На охраняемых Hypogymnia physodes природных территориях (ЦГПБЗ) в слоевищах зарегистрированы вещества, присутствие которых указывает на токсичные вещества, выделявшиеся во время лесных пожаров. 204 Глава 6. БИОМОНИТОРИНГ НА ОСНОВЕ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЛИШАЙНИКОВ 6.1. Концепция биомониторинга На современном этапе развития науки и природоохранной деятельности наиболее эффективными являются модели биомониторинга, которые основаны на синтезе разных подходов. Особый интерес представляют биологические объекты, которые аккумулируют поллютанты или взаимодействуют с ними. Среди таких объектов особый интерес представляют лишайники. В этой связи лихеноиндикационный подход приобретает все большее значение. Однако традиционная лихеноиндикация позволяет выявить только наличие загрязнения атмосферы и дать только самую общую оценку его уровню. В сочетание с физикохимическими методами исследований лихеноиндикация может быть более эффективной. Большую прогностическую ценность имеют модели, включающие разные подходы (рис. 50). Однако даже при использовании традиционной лихеноиндикации и физико-химических методов исследования атмосферы и других компонентов природной среды центральное место в моделях биомониторинга должна занимать лихеноиндикация с использованием Фурье-ИК спектрального анализа. В этом случае спектр получаемых результатов оказывается более широким. Появляется возможность выявить не только общий уровень загрязнения, но и характер воздействия поллютантов на живые системы, дать количественные и качественные характеристики спектров поллютантов. Точность решения последней задачи может быть увеличена благодаря применению дополнительных методов физико-химического анализа (рис. 50). ИК спектральный анализ лишайников позволяет проследить многолетнюю динамику, получить интегральную информацию о состоянии окружающей среды, влиянии загрязнения на живые системы, определить основные источники загрязнения, в том числе те, которые загрязняли воздух на этапах функционирования промышленных объектов, 205 но прекративших свою деятельность. Такая информация позволяет пролонгировать общий период анализа процесса поступления разных поллютантов в атмосферу. Современная концепция биомониторинга предполагает включение в модель разных типов территорий (антропогенно-трансформированные, охраняемые природные). Целесообразно использование разных методических подходов: традиционная лихеноиндикация, лихеноиндикация с использованием ИК спектрального анализа, дополнительные физико-химические методы. Среди последних методов спектроскопический использование и методов представляют интерес рентгенфлуоресцентные атомно-адсорбционный анализы. хромато-масс-спектрометрии, Возможно также атомно-адсорбционной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. В таком варианте модель биомониторинга позволяет выявлять основные тенденции динамики состояния природных комплексов (рис. 50). Рис. 50. Модель комплексного биомониторинга с использованием Фурье-ИК спектрального анализа Методика биомониторинге применения разработана Фурье-ИК нами на спектроскопического основе анализа комплексного в анализа экспериментальных данных и материалов, собранных в ключевых (антропогенно206 трансформированных и охраняемых природных) территориях Тверской области. Систематизирована информация об основных группах поллютантов с учетом возможности Фурье-ИК спектрального анализа химического состава слоевищ индикаторных лишайников. При этом слоевища индикаторных лишайников рассмотрены как биологические системы с разным уровнем функциональной активности, которые зависят от сочетания внутренних и внешних факторов. Выявлены основные варианта взаимодействия поллютантов с индикаторными видами лишайников. Оценена индикаторная роль наиболее широко распространенных видов лишайников, выявлена специфика их реагирования на разные поллютанты. Концепция биомониторинга на основе Фурье-ИК спектрального анализа лишайников должная базироваться на представлениях о разном характере влияния поллютантов на индикаторные виды лишайники. Он зависит от способа воздействия поллютанта (кислотный дождь, фумигация), уровня физиологической активности слоевища, типа поллютанта, видовой принадлежности индикаторного вида. Разные группы поллютантов по-разному взаимодействуют с индикаторными видами лишайников. Возможно поглощение и накопление поллютанта без взаимодействия с химическими компонентами слоевища. Некоторые группы поллютантов активно реагируют с химическими компонентами слоевища, что способствует образованию новых химических веществ. В ряде случаев такая реакция может быть компенсаторной и уменьшать уровень токсичности воздействия. В некоторых случаях поглощение и накопление поллютанта сопряжено с химическим взаимодействием. Наиболее токсичные для жизнедеятельности лишайников поллютанты приводят к нарушению типичной для слоевища анатомической структуры, к его деструкции, сопровождающейся формированием некротических участков. Тип взаимодействия зависит также внешних особенностей индикаторных видов и специфики их химического состава. Определенную барьерную функцию может выполнять соредиозный налет на слоевищах некоторых видов лишайников. Возможна специфика процессов поглощения и взаимодействия поллютантов с компонентами слоевищ лишайников 207 зависит от специфики состава лишайниковых кислот и других химических веществ, определяющих своеобразие, конкретных видов. Характер физиологической активности лишайников зависит от уровня содержания в воздухе водяных паров и от светового режима. Влияние первого фактора проявляется более четко в районах с близким расположением водоемов, в случаях, когда преобладающее направление ветра ориентировано в сторону РЗ, есть источники увеличивающие уровень влажности воздушных масс. В зависимости от структуры рекреационной и промышленных зон, где производят сбор экспериментального материала, следует планировать контрольные пункты мониторинга. Наиболее интересны с точки зрения индикаторной роли среднеустойчивые к атмосферному загрязнению широко распространенные виды. Среди них Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata. Однако эти виды имеют некоторые специфические особенности взаимодействия со многими группами поллютантов. Большая часть поллютантов являются более токсичными для Parmelia sulcata и менее токсичными для Hypogymnia physodes. Эта особенность более четко проявляется в условиях эксперимента. При одинаковых концентрациях поллютанта деструкционные изменения слоевища у Parmelia sulcata происходят быстрее. У сравниваемых видов также разная скорость поглощения и накопления поллютанта. При сходных условиях в слоевище Hypogymnia physodes регистрируется большее содержание загрязняющего компонента. Уровень токсичности воздействия зависит от динамики процесса поглощения поллютанта. В природных местообитаниях он обычно пролонгируется, что делает более эффективными внутренние физиологобиохимические механизмы защиты, позволяющие уменьшить степень токсичности. В слоевищах индикаторных видов лишайников в природных местообитаниях при более высоком, чем в условиях эксперимента, содержании поллютанта некротическая реакция может не проявляться. В эксперименте деструкция слоевища может происходить при незначительных концентрациях поллютанта. 208 Таким образом, с учетом разных типов территорий современная модель биомониторинга должна базироваться на использовании разных методических подходов. Среди них особый интерес представляет лихеноиндикация с использованием ИК спектрального анализа слоевищ. Дальнейшая детализация подхода должна осуществляться в рамках региональных моделей биомониторинга. 6.2. Региональная модель биомониторинга Разработанная и реализованная на примере Тверской области модель комплексного биомониторинга основана на описанной выше концепции. На подготовительном этапе в регионе были проведены флористические и геоботанические исследования (Дементьева и др., 2012а, б; Нотов и др., 2013а,б). Сотрудниками биологического факультета Тверского университета осуществлена инвентаризация биоты Верхневолжья, которая с 90-х гг. XX в. приобрела комплексный характер. Проведенные исследования позволили оценить уровень видового богатства и уникальности разных компонентов флоры и природных экосистем Каспийско-Балтийского водораздела, выявить редкие и уязвимые виды (Нотов, 2005, 2010, 2012; Нотов, Потемкин, 2009; Потемкин, Нотов, 2010, 2012; Нотов и др., 2011). Полученные материалы позволили охарактеризовать ключевые территории с позиций представлений о видовом богатстве биоразнообразия и уровня его специфичности. С 1998 г. в промышленных районах Тверской области осуществляется исследования с использованием традиционного лихеноиндикационного подхода (Уразбахтина, Быстрова, 2000; Уразбахтина и др., 2000; Дементьева, Уразбахтина, 2003; Уразбахтина, Дементьева, 2003а; Уразбахтина, Катаускайте, 2003). В 2002 г. флористические и геоботанические исследования были дополнены деятельностью по оценке состояния атмосферы промышленных районов, расположенных на территории Верхневолжья. Использован новый подход с применением Фурье-ИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников (Уразбахтина и др., 2003а, б, 2005; Мейсурова и др., 2006а, 2009а, 2010б, 2011б, в, 2012, 2013б, в). В 209 2010 г. обобщены данные об инвазионных видах Тверского региона, создана Черная книга Тверской области (Виноградова, 2010). Организован мониторинг инвазионной и адвентивной фракций флоры. В этот же период начато специальное изучение индикаторного компонента старовозрастных коренных лесных сообществ по методике, разработанной в Северо-Западной России в рамках совместного шведско-российского проекта (Выявление и обследование …, 2009). Проведен анализ индикаторного компонента в ЦЛГПБЗ, национальном парке «Завидово» и в некоторых районах Тверской области (Нотов и др., 2012а). Использованы возможности ГИС-баз и технологий (Нотов и др., 2012б). Таким образом, лихеноиндикационный подход с использованием Фурье-ИК спектрального анализа лишайников стал частью общей программы комплексного биомониторинга Тверской области и Верхневолжья, включающего центральную часть Каспийско-Балтийского водораздела (Дементьева и др., 2012а,б). Разработана модель многоуровневого мониторинга. Комплексный характер функционирующей модели биомониторинга Верхневолжья определяет включение нескольких сопряженных программ, контролирующих разные направления анализа экосистем (Нотов и др., 2013а,б). Они обеспечивают инвентаризацию биоразнообразия, оценку активности инвазионной фракции флоры, контроль состояния индикаторного компонента биологически загрязнения ценных лесных атмосферы с сообществ, помощью интегральный Фурье-ИК анализ спектрального уровня анализа лишайников. Соотнесение получаемых данных позволяет выявлять основные тенденции динамики состояния биологических систем разного уровня. Среди них популяции, синузии, фитоценозы, флора и растительность природных комплексов, флора и растительный покров региона в целом. При этом учитываются основные группы факторов, способствующие трансформации биосистем, прежде всего загрязнение окружающей среды, нарушение и фрагментация природных сообществ, биологические инвазии. Значимыми документами, которые обеспечивают реализацию мониторинговой программы, являются лихеноиндикационные карты и базы 210 данных. Материалы спектрального анализа слоевищ Hypogymnia physodes собранных в разных пунктах наблюдений ключевых (антропогенно- трансформированых и охраняемых природных) территорий позволили построить лихеноиндикационные карты (рис. 32, 34, 36, 37, 39, 41, 43, 45, 46, 48). Комплексный анализ карт позволил выявить характер зависимости содержания поллютантов в воздухе от степени удаленности источника загрязнения, структуры розы ветров, характера расположения гидрологических объектов. Анализ образцов, собранных на разном удалении от имеющихся в городах водоемов, позволил уточнить механизмы поглощения поллютантов слоевищами лишайников. Впервые удалось показать, что близкое расположение водоема ускоряет процесс поглощения и накопления поллютантов, которое выявляется по ИК спектрам. Более высокое содержание водяных паров в воздухе способствует также увеличению физиологической активности слоевища. В этом состоянии процессы взаимодействия поллютантов с компонентами слоевища интенсифицируются. При дальнейшем использовании подхода следует обратить особое внимание на характер расположения гидрологических объектов в пределах промышленной зоны и учитывать это информацию при комплексной обработке данных мониторинга. Сопоставление данных полученных в условиях модельного эксперимента и окружающей среде позволило выявить специфику процесса взаимодействия поллютантов с лишайником. В природной среде процессы поглощения, накопления и особенностями взаимодействия суточной и пролонгированы сезонной во динамики времени в изменения связи с уровня физиологической активности лишайника, которая зависит от уровня содержания водяных паров в воздухе. Более быстрое поглощение поллютанта в условиях эксперимента в состоянии постоянно увлажненного слоевища нередко приводит к его деструктивным изменениям. В окружающей среде деструктивные изменения, как правило, не наступают даже при более высоком содержании поглощенного поллютанта в слоевище лишайника. 211 Таким образом, по полученным материалам из разных ключевых территорий создана база данных, которая позволяет осуществлять долгосрочный биомониторинг состояния атмосферы в разных районах Тверской области, давать рекомендации по улучшению экологической обстановки в рекреационных и промышленных зонах городов, сделать прогноз изменения состояния атмосферы. Используемые в региональной модели биомониторинга Верхневожья подходы позволяют осуществлять достаточно точную оценку состояния биосистем разного уровня. Сочетание реализуемых исследовательских программ, направленных на получение полной характеристики состояния регионального биоразнообразия, с анализом компонентов природной среды с помощью физико-химических методов дают возможность своевременно выявлять динамические тенденции и факторы, способствующие трансформации биосистем. Целесообразно более широкое использование описанных подходов и методов при разработке и реализации программ биомониторинга в других регионах. 6.3. Перспективы использования подхода Дальнейшее использование результатов лихеноиндикационного подхода на основе ИК спектроскопического анализа в атропогенно-трансформированных (промышленных) и природных территориях возможно по следующим направлениям: развитие методики биотестирования окружающей среды (предложенный подход позволяет ценить не только состав и уровень загрязняющих компонентов в атмосфере, но и характер воздействия их на живые системы); развитие концепции многоуровневого мониторинга (разработанный подход позволяет осуществлять контроль на уровне биоценоза, отдельных его компонентов и индикаторных видов лишайников); комплексная организация эффективной оценки состояния среды (подход обладает большей по сравнению с другими прогностической ценностью, 212 позволяет фиксировать результаты прежних воздействий, которые происходили в прошлом); оценка характера антропогенного воздействия на живые системы (подход дает возможность дифференцировать основные источники загрязнения и оценивать их соотносительную роль); прогнозирование состояния живых объектов в антропогенных нарушенных природных системах (подход позволяет оценивать соотносительную роль внешних и внутренних факторов при анализе характера воздействия поллютантов на живые системы); разработка метода ранней диагностики динамики трансформации природных систем, испытавших воздействие атмосферного загрязнения (метод ИК спектроскопического анализа позволяет выявлять наличие на начальных стадиях загрязнения, когда другие методы не регистрируют видимые изменения); разработка рекомендаций и предложений по охране окружающей среды (возможность прогнозирования позволяет разрабатывать научно-обоснованные комплексные программы по охране окружающей среды); создание сети эффективного мониторинга в промышленных районах (при невысоком уровне материальных затрат подход позволяет оперативно и эффективно фиксировать изменения разного характера). При отсутствии объектов с форофитами, на которых растут индикаторные виды лишайников, или при полном отсутствии форофитов, эффективно использование метода трансплантации. Он позволяет собрать данные об ИК спектрах образцов индикаторных видов на данном объекте. 213 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Для улучшения экологической обстановки в Тверской области необходима реализация комплекса мероприятий и учет характера взаимного расположения охраняемых природных территорий, уникальных природных комплексов и зон напряжения в составе антропогенно-трансформированных территорий. На основе полученных нами данных по максимальным значениям величин Аν/А2925 (А~1318/А2925, А~1429/А2925) в ИК спектрах образцов Hypogymnia physodes, собранных на КТ особого внимания заслуживает экологическая обстановка в городах Тверь, Вышний Волочек, Торжок и Ржев. По этим и другим объектам предложены комплексы мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки. В г. Твери в соответствии с полученными данными актуально проведение следующих мероприятий, как: усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов; снижение выбросы основного поллютанта атмосферы SО2 и/или H2SO4 на Тверских ТЭЦ путем совершенствование технологических процессов сжигания углеводородного топлива (прежде всего угля, мазута); сокращение сроков использования мазутного топлива на Тверских ТЭЦ; осуществление, по возможности, полного перехода на использование Тверскими ТЭЦ относительно чистого экологического сырья – природного газа; стимулирование развития и применения альтернативных источников энергии; осуществление выноса частной жилой застройки, стихийных садоводческих участков за пределы единой санитарно-защитной зоны в динамично развивающемся Пролетарском районе города – в районе функционирования Тверской ТЭЦ-1; изменение функционального Пролетарского района использования города и привлечение рекреационной функции другие скверы, парки, рощи; 214 парка для Текстильщик организации ограничение строительства офисных зданий, объектов развлекательного назначения в Пролетарском районе города – в районе функционирования Тверской ТЭЦ-1; проведение в Московском районе города технической реконструкции, перепрофилирования, ликвидация или перебазирование вредных производств химической отрасли за пределы города; использование освобождаемых территорий Московского района под зеленое строительство; с целью уменьшение трассирования новых выбросов и от расширения автотранспорта существующих проведение транспортных магистралей, перераспределение транспортной нагрузки в центральной части города, регулирование транспортного потока с целью уменьшения выбросов, загрязнения жилой застройки, сохранение и развитие общественного транспорта в центральной части города. В пос. Заволжский (Калининский район) целесообразна: оптимизация кормления сельскохозяйственных животных на ОАО племзавод «Заволжский» (особое белковое питание животных снижает выход мочевины и, как следствие NH3); реконструирование и переоборудование на животноводческом комплексе резервуаров для навоза, отделенных от помещения решеткой и бетонным полом, которые не дают соприкасаться навозу с уличным воздухом; обезвреживание навоза или помета перед хранением и внесением в качестве удобрения; защитное озеленение в районе животноводческого комплекса, которое является эффективным способом ограничения воздействия выбросов животноводства на окружающую среду. В г. Конаково (Конаковский район) необходимо: завершение перехода на газ в качестве основного вида топлива на ОАО «Конаковская ГРЭС»; 215 смена технологий, перепрофилирование производства на ОАО «Конаковский фаянсовый завод»; усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов на других предприятиях города; реконструкция и ландшафтное обустройство существующих городских парков, садов, рощ, имеющих рекреационное назначение; экологическое обустройство территории города с учетом расположения памятников природы – Конаковский сосновый бор «Зеленый бор», сосновый бор «Заборье». В пос. Редкино (Конаковский район) требуется: техническая реконструкция, перепрофилирование, ликвидация вредных производств; строительство объектов по улавливанию и обезвреживанию вредных веществ от отходящих газов на ОАО «Редкинский опытный завод»; усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов; вынос жилой застройки, а также стихийных садоводческих участков за пределы санитарно-защитных зон предприятия; устранение несанкционированных пунктов сброса отходов химического производства; повышение эффективности медико-экологического контроля состояния здоровья населения; комплексный мониторинг экосистем национального парка «Завидово» с учетом близкого расположения ОАО «Редкинский опытный завод». В г. Ржев (Ржевский район) требуется: усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов на предприятиях тяжелого машиностроения города; развитие общественного транспорта в центральной части города; ликвидация стихийных парковочных площадок; 216 проведение реконструкции и экологического обустройства существующих городских парков, садов; повышение эффективности медико-экологического контроля состояния здоровья населения; комплексный мониторинг экосистем Ржевско-Старицкого Поволжья с учетом близкого расположения промышленных объектов г. Ржева. В г. Торжок (Торжокский район) необходимо: усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов в первую очередь на предприятиях химической отрасли и тяжелого машиностроения; совершенствование технологических процессов на предприятиях, смена технологий, перепрофилировании вредных производств; экологическое обустройство существующих городских парков, садов, рощ, имеющих рекреационное назначение; комплексный мониторинг экосистем Вышневолоцко-Новоторжского вала с учетом близкого расположения промышленных объектов г. Торжка. В г. Вышний Волочек (Вышневолоцкий район) требуется: трассирование новых транспортных магистралей, которые обеспечат проезд транзитных грузопотоков в обход городского центра; расширение существующих транспортных магистралей; регулирование транспортного потока с целью уменьшения выбросов, загрязнения жилой застройки; стимулирование технического перевооружения транспортных средств с обеспечением выхода на уровень европейских стандартов по выбросам загрязняющих веществ; контроль технического состояния автотранспортных средств; улучшение состояния дорожного покрытия; оптимизирование планировки улиц и дорог; 217 создание новых, реконструкция и экологическое обустройство существующих городских парков, садов, рощ; комплексный мониторинг экосистем Вышневолоцко-Новоторжского вала с учетом топографии федеральной трассы Москва–Санкт-Петербург М10. В г. Удомля (Удомельский район) актуально: экологическое обустройство существующих городских парков, скверов; включение в программу мониторинга, осуществляемого в рамках программы мониторинга Калининской АЭС, исследований по оценке динамики состояния атмосферы. В г. Бежецк (Бежецкий район) целесообразно: усиление контрольно-надзорных функций за выбросами поллютантов на предприятиях тяжелого машиностроения, в составе которых функционируют собственные мини котельные; ликвидация стихийных парковочных мест; реконструкция и экологическое обустройство существующих городских парков, скверов. В ЦЛГБПЗ необходимо: усиление режима пожарной безопасности, увеличение объемов противопожарных мероприятий; включение в программу мониторинга комплексных исследований по оценке динамики состояния атмосферы. 218 ВЫВОДЫ 1. С помощью Фурье-ИК спектрального анализа можно идентифицировать функциональные группы основных компонентов слоевища лишайников (лихенин, белки и жиры), а также изменения в химическом составе, происходящие в результате воздействия поллютантов. Эти изменения позволяют идентифицировать в воздухе основные поллютанты (аэрозоли H2SO4, HNO3, NH4NO3, (NH4)2SO4), в некоторых случаях C6H5ОН). 2. Данные ИК спектрального анализа свидетельствуют о разном характере воздействия поллютантов на живые системы. Он зависит от вида поллютанта, его концентрации, формы поступления из атмосферы, продолжительности воздействия, видовой принадлежности лишайника. При этом возможно изменение внешних признаков (окраска слоевища, характер его поверхности). Влияние некоторых токсичных веществ (например, аэрозоль H2SO4) в незначительных концентрациях (0,50 – 6,00%) может быть опаснее для лишайника, чем их воздействие при более высоких концентрациях (8,00% и выше). 3. В целях биоиндикации наиболее перспективно использование широко распространенного вида Hypogymnia physodes, который позволяет идентифицировать большой спектр поллютантов в воздухе, оценивать характер воздействия на лишайники даже при низких концентрациях. 4. Фурье-ИК спектральный анализ образцов Hypogymnia physodes позволил выявить определенное сходство спектров поллютантов для большинства изученных антропогенно-трансформированных территорий Тверской области. Отмеченные различия обусловлены особенностями распределения промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов. 5. Широко распространенным в регионе поллютантом является SО2 (аэрозоль H2SO4), образующийся в результате выбросов промышленных предприятий энергетического комплекса. Более выражено загрязнение этим компонентом в городах Тверь, Вышний Волочек, Торжок, Бежецк и Ржев. Содержание в воздухе NO2 (аэрозоль HNO3) изученных антропогенно-трансформированных территорий не высокое. Основным источником его поступления в атмосферу служит автотранспорт. 219 Значительное содержание в воздухе NH3 (NH4+) выявлено в районе пос. Заволжский, где функционирует животноводческий комплекс. 6. В окрестностях основных антропогенно-трансформированных территорий располагаются национальный парк «Завидово» и уникальные природные комплексы Вышневолоцко-Новоторжского вала и Ржевско-Старицкого Поволжья, что необходимо учитывать в программах стратегического развития региона. В ЦЛГПБЗ в слоевищах Hypogymnia physodes выявлены следы воздействия поллютантов, которые образовались во время лесных пожаров 90-х гг. XX в. (SО2 , NO2 и NH3). 7. Модель биомониторинга с использованием данных Фурье-ИК спектрального анализа лишайников позволяет анализировать не только динамику изменения компонентов окружающей среды, но и оценивать состояние живых систем разного уровня. Созданная сеть пунктов мониторинга позволила реализовать на базе Тверского региона модель многоуровневого комплексного биомониторинга с использованием данных Фурье-ИК спектрального анализа лишайников. Благодарность Автор выражает признательность за неоценимую помощь в процессе исследований и при подготовке рукописи диссертации сотрудникам ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет» – декану биологического факультета, проф. к.б.н. С.М. Дементьевой; профессору, д.б.н. А.А. Нотову, зав. лабораторией спектроскопии, к.х.н. С.Д. Хижняк, зам. начальника учебно-методического управления, к.ф.-м.н. Домбровской В.Е. 220 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Абдалаева З.Х. Лихеноиндикационное картирование Лапландского заповедника // Природа Севера и ее охрана.– Апатиты, 1981. – С. 38–44. 2. Андерсон Ф.К., Трешоу М. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение // Загрязнение воздуха и жизнь растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – С. 295–326. 3. Антонова Е.И., Хижняк С.Д., Пахомов П.М., Мейсурова А.Ф. Изучение воздействия тяжелых металлов на лишайник Hypogymnia physodes (L.) Nyl. с помощью метода ИК спектроскопии // Физика и химия полимеров: Синтез, свойства и применение: сб. науч. тр. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2010. – Вып. 16. – С. 273–279. 4. Биохимические методы анализа растений / Под ред. М.Н. Запрометова. – М.: Инлитиздат, 1960. – 187 с. 5. Биохимия растений / Под. ред. Л.А. Красильниковой. – Ростов н/Д: Феникс; Харьков: Торсинг, 2004. – 224 с. 6. Блюм О.Б., Брунь Г.А. Электрофоретический анализ легкоэкстрагируемых белков как дополнительный критерий для систематики и филогении лишайников родов Parmelia и Hypogymnia // Актуальные проблемы экспериментальной лихенологии в СССР / Под ред. Н.С. Голубковой. – Л., 1991. – C. 40-57. (Тр. Ботан. ин-та им. В.Л. Комарова; Вып. 1). 7. Блюм О.Б., Брунь Г.А., Кашеваров Г.Г. Методы электрофоретического фракционирования белков и молекулярной гибридизации ДНК в хемосистематике лишайников родов Evernia и Pseudevernia // Актуальные проблемы экспериментальной лихенологии в СССР / Под. ред. Н.С. Голубковой. – Л., 1991. – C. 30-40. (Тр. Ботан. ин-та им. В.Л.Комарова; Вып. 1). 8. Блюм О.Б., Тютюнник Ю.Г. Исторический аспект регионального мониторинга тяжелых металлов в атмосфере, осуществляемый методом лихеноиндикации (на примере Украинской ССР) // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – Т. 12. – C. 73–87. 9. Богатов С.А., Боровой Ф.Ф., Дубасов Ю.В., Ломоносов В.В. Форма и характеристика частиц топливного выброса при аварии на Чернобыльской АЭС // Атомная энергия. – 1990. – Т. 69, вып. 1. – С. 36-40. 10. Бойко А.В., Киселев В.Н., Чубанов К.Д., Бортник А.В., Пикулик Н.И., Базыленко Г.Г. Лихеноиндикация рассеивания серосодержащих техногенных эмиссий в зеленой зоне Минска // Вестник АН БССР. – Сер. Биол. – 1981. – № 1. – С. 23–26. 11. Борзилов В.А., Клепикова Н.В., Кострикова А.А. Хваленский Ю.А., Троянова Н.И. Метеорологические условия дальнего переноса радиоактивных продуктов аварии на Чернобыльской атомной станции // Метеорология гидрология. – 1989. – № 11. – С. 5–11. 221 12. Боровой А.А., Гагаринский А.Ю. Выбросы радионуклидов из разрушенного блока Чернобыльской АЭС // Атомная энергия. – 2001. – Т. 90, вып. 2. – С. 137–145. 13. Броварова О.В., Кочева Л.С., Карманов А.П., Кузьмин Д.В. Лихенин как биоразлагаемый полимер: выделение и свойства // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл. – М.: Граница, 2007. – С. 394. 14. Брунь Г.А. Макромолекулярная систематика лишайников. Достижения и перспективы развития // Актуальные проблемы экспериментальной лихенологии в СССР / Под. ред. Н.С. Голубковой. Л., 1991. – C. 12-21. (Тр. Ботан. ин-та им. В.Л.Комарова; Вып. 1). 15. Бычек И.А. Влияние температурных особенностей и уровня освещенности в среде обитания на состав липидов лишайников и бриофитов / Ин-т экологии Волжского бассейна РАН: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – СПб. – 1995. – 20 с. 16. Бязров Л.Г. Биоиндикация качества воздуха в Москве по картированию распространения эпифитных лишайников // Экология и промышленность России. – 1998а. – № 7. – С.27–31. 17. Бязров Л.Г. Видовой состав и распространение эпифитных лишайников в лесных насаждениях Москвы // Лесоведение. – 1994. – № 1. – С. 45–54. 18. Бязров Л.Г. Индекс развития эпифитных лишайников и оценка состояния воздушного бассейна территории г. Москвы // Бюл. МОИП. Отд. Биол. – 1999. – Т. 104, № 6. – С.30–40. 19. Бязров Л.Г. Использование индекса развития эпифитных лишайников для оценки качества воздуха в Москве // Тез. докл. Междунар. конф. «Проблемы ботаники на рубеже 20-21 веков» . – СПб., 26-30 мая 1998в. – Т. 2. – С. 62. 20. Бязров Л.Г. Лишайники – индикаторы радиоактивного загрязнения. – М.: КМК, 2005. – 476 с. 21. Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. – М.: Научный мир, 2002. – 336 с. 22. Бязров Л.Г. Оценка качества воздуха г. Москвы по распространению лишайников // Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии: сб. трудов межд. конф, Москва, апрель 1998. – М.: МГУ, 1998б. – С. 363–369. 23. Бязров Л.Г. Распространение лишайников в городе Москве и некоторые вопросы экологического нормирования // Экологическое нормирование: проблемы и методы: тез. науч.коорд. совещ. – Пущино, 1992. – С. 27-29. 24. Бязров Л.Г., Куликов А.О., Линднер Г., Рудхард И. Концентрация радионуклидов в слоевищах лишайников и коре сосны вблизи Чернобыльской АЭС через 6 лет после аварии // Радиобиол. съезд, Киев, 20—25 сент., 1993: тез. докл. – Пущино, 1993. – Ч. 1. – C. 163. 25. Вайнштейн А.О. О лишайниковых углеводах // Новости систем. низш. раст. – Л., 1993. – Т. 29. – С. 72–83. 222 26. Вайнштейн Е.А. Некоторые вопросы физиологии лишайников III. Минеральное питание // Ботан. журн. – 1982. – Т. 67, № 5. – С. 561-571. 27. Вайнштейн Е.А. Некоторые вопросы физиологии лишайников. I. Дыхание // Ботан. журн. – 1972. – Т. 57, № 7. – С. 832-840. 28. Вайнштейн Е.А. Некоторые вопросы физиологии лишайников. I. Фотосинтез // Ботан. журн. – 1973. – Т. 58, № 3. – С. 454-464. 29. Вайнштейн Е.А. Применение флуоресцентного метода для оценки состояния лишайников // Новости систем. низш. раст. – Л., 1996. – Т. 31. – С. 94-97. 30. Вайнштейн Е.А. Физиолого-биохимические исследования лишайников в Ботаническом институте АН СССР // Актуальные проблемы экспериментальной лихенологии в СССР / Под. ред. Н.С. Голубковой. – Л., 1991. – C. 6 –12. (Тр. Ботан. ин-та им. В.Л.Комарова; Вып. 1). 31. Вайнштейн Е.А., Тахтаджян Е.А. Физиологические изменения у лишайниковой водоросли Trebouxia при культивирование // Физиология растений. – 1981. – Т. 28, № 5. – С. 1037-1044. 32. Ведомственная целевая Программа «Развитие свиноводства в Российской Федерации на период 2006 2010 г г. и до 2015 года». – М.: Министерство сельского хозяйства РФ, ФА по сельскому хозяйству РФ, РАСН, Российский союз производителей свинины, 2005. – 81 с. 33. Виноградова Ю.К. Черная книга флоры Средней России: чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. – М.: ГЕОС, 2010. – 512 с. 34. Всероссийская перепись населения 2010 года: Официальный сайт: [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.perepis-2010.ru/documents/ (дата обращения 28.05.2012). 35. Гальбрах Л.С. Целлюлоза и ее производные // Соросов. образоват. журн. – 1996. – № 11. – С. 47–53. 36. Гелашвили Д.Б., Кулябина Е.Ю., Сидоренко М.В. Лихеноиндикационный мониторинг и разработка региональной шкалы токсифобности эпифитных лишайников (на примере Нижегородской области) // Поволж. экол. журн. – 2005. – № 2. – С. 111–120. 37. Голубкова Н.С. Виды рода Usnea в Московской области // Ботан. материалы Отд. спор. раст. Бот. инст. АН СССР. – 1959. – Вып. 12. – С. 4–11. 38. Голубкова Н.С. Географический анализ лихенофлоры Верхне-Волжского флористического района // Новости систем. низш. раст. – Л., 1965. – С. 179–193. 39. Голубкова Н.С. Определитель лишайников средней полосы Европейской части СССР. – М.; Л.: АН СССР. – 1966. – 256 с. 40. Голубкова Н.С., Малышева Н.В. Влияние роста города на лишайники и лихеноиндикация атмосферных загрязнений г. Казани // Ботан. журн., 1978. – Т.63, № 8. – С. 1145–1152. 41. Гольдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. – М.: Мир, 2005. – 296 с. 223 42. Горбач Н.В., Кобзарь Н.Н. Возможности использования Hypogymnia physodes (L.) Nyl. в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха SO2 // Экология и биология низших растений: тез. докл. всесоюз симпоз. микологов и лихенологов. – Минск, 1982. – С. 224–225. 43. Горшков В.В. Влияния атмосферного загрязнения окислами серы на эпифитный лишайниковый покров северотаежных сосновых лесов // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. – Л.: Наука, 1990. – С. 144–159. 44. Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тверском регионе в 2009 г.». – Тверь: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Тверской области, 2010. – 171 с. 45. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды в РФ в 2010 году». – М.: Министерство природных ресурсов, 2011а. – 545 с. 46. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды в Тверской области в 2010 г. – Тверь: Департамент управления природными ресурсами и охраны окружающей среды Тверской области, 2011б. – 213 с. 47. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. – М.: Мир, 1979. – 200 с. 48. Данякина Л.А. Некоторые результаты лихенологических исследований в Тверской области // Материалы науч. конф., посвящ. 25-летию ун-та. Тверь, 1996а. – С. 3–7 (Учен. зап.; Т. 3). 49. Данякина Л.А. Систематическая структура лихенофлоры Тверской области и ее сравнение с некоторыми другими флорами // Флора и растительность Тверской области. – Тверь, 1996б. – С. 82 –88. 50. Дементьева С.М., Мейсурова А.Ф., Нотов А.А., Иванова С.А., Павлов А.В. Комплексный мониторинг охраняемых лесных массивов Тверской области // Лесной и химический комплексы: проблемы и решения: материалы Всерос. науч.-практ. конф. (г. Красноярск, 25–26 окт. 2012 г.). – Красноярск, 2012а. – Т. 1. – С. 85. 51. Дементьева С.М., Нотов А.А., Мейсурова А.Ф. Комплексный биомониторинг охраняемых лесных и болотных массивов Тверской области // Современная ботаника в России: Труды ХIII съезда Русского ботанического общества и конференции «Научные основы охраны и рационального использования растительного покрова Волжского бассейна» (г. Тольятти, 16– 21 сент. 2013 г.). – Т. III: Охрана растительного мира. Ботаническое ресурсоведение. Культурные растения. Интродукция растений. Экологическая физиология растений. Ботаническое образование. – Тольятти: Кассандра, 2013б. – С. 15–16. 52. Дементьева С.М., Нотов А.А., Мейсурова А.Ф., Иванова С.А, Павлов А.В., Андреева Е.А., Зуева Л.В. Комплексный мониторинг экосистем как элемент региональной стратегии сохранения биоразнообразия // Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения: материалы 224 междунар. науч. конф., посвящ. 95-летию кафедры ботаники Тверского гос. ун-та (г. Тверь, 21– 24 нояб. 2012 г. – Тверь: ТвГУ, 2012б. – С. 26–28. 53. Дементьева С.М., Нотов А.А., Мейсурова А.Ф., Иванова С.А., Зуева Л.В. Основные компоненты региональных моделей комплексного биомониторинга // Материалы междунар. науч. конф. «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (г. Йошкар-Ола, 2–6 дек. 2013 г.). – Йошкар-Ола, 2013а. – Ч. 1. – С. 185–189. 54. Дементьева С.М., Уразбахтина А.Ф. Некоторые итоги лихеноиндикационных исследований рекреационных зон г. Твери // Актуальные экологические проблемы республики Татарстан: материалы 5 науч. конф. – Казань: Отечество, 2003. – С. 125-126. 55. Дорофеев А.А., Ткаченко А.А. Географическое положение области и его влияние на природу и социально–экономическое развитие территории. – Тверь: Твер. гос. ун-т. – 1992. – С. 8–12. 56. Еленкин А.А. Флора лишайников Средней России. – Юрьев, 1906. – Ч. 1. – 182 с. 57. Еленкин А.А. Флора лишайников Средней России. – Юрьев, 1907. – Ч. 2. – 360 с. 58. Еленкин А.А. Флора лишайников Средней России. – Юрьев, 1911. – Ч. 3, 4. – 683 с. 59. Желтухина Т.И., Добриденев А.И., Кураева Е.Н., Минаева Т.Ю., Шапошников Е.С. Пожары и их изучение в Центрально-Лесном биосферном заповеднике // Мониторинг сообществ на гарях и управление пожарами в заповедниках. – М.: ВНИИ природы, 2002. – С. 137–149. 60. Жидков А.Н. Эпифитные лишайники зоны хвойно-широколиственных лесов в условиях промышленного загрязнения: обзор. инфор. – М.: ВНИИЦ лесресурс, 1994. – 24 с. 61. Жидков А.Н. Эпифитные лишайники как показатель состояния сосновых насаждений в условиях промышленного загрязнения: Дис. … канд. биол. наук (030016). – М., 1995. –175 с. 62. Закутнова В.И. Эпифитные лишайники как индикаторы загрязнения атмосферного воздуха // Изв. АН Азерб. ССР. – Сер.биол.1988. – № 4. – С. 122-128. 63. Ивлев Л.С., Довгалюк Ю.А. Физика атмосферных аэрозольных систем . – СПб.: НИИХ СПбГУ, 1999. – 194 с. 64. Инвестиционный паспорт Тверской области. – Тверь: Изд-во Алексей Ушаков и Ko, 2002. – 113 с. 65. Инсаров Г.Э., Инсарова И.Д. Лишайники в условиях фонового загрязнения атмосферы двуокисью серы // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – Т. 9. – С. 242-258. 66. Инсарова И.Д. Влияние сернистого газа на лишайники // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – Т. 5. – С. 33-48. 225 67. Инсарова И.Д. Влияние тяжелых металлов на лишайники // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – Т. 6. – С. 101–113. 68. Инсарова И.Д., Инсаров Г.Э. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – Т. 12. – C. 113–175. 69. Исаева Л.К., Соловьев С.В, Власов А.Г., Подгрушный А.В., Трифонов Н.Я., Креслов К.В., Сычев А.В., Панов А.В. Экологические последствия лесных и торфяных пожаров 2002 г. в Московской области // Природные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: материалы 5-й междунар. конф. –Томск, 2003. – С. 46. 70. Исидоров В.А. Экологическая химия: Учебник для вузов. – СПб: Химиздат, 2001. – 304 с. 71. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. – 240 с. 72. Катаускайте Л.А. Материалы к флоре Тверской области. Ч. 2: Лишайники. Тверь: издво ТвГУ, 1998. – 18 с. 73. Катенина О.А. Аннотированный список видов лишайников Новгородской области // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2002. – Т. 36. – С. 114–142. 74. Катенина О.А. Лишайники среднего течения реки Волхов (Новгородская область) // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1997. – Т. 32. – С. 45–52. 75. Катенина О.А. Материалы к изучению флоры лишайников заказника «Чистый мох» (Новгородская область) // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1996. – Т. 31. – С. 122–126. 76. Катенина О.А. Эпифитые лишайники в составе лихенофлоры Новгородской области // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1999. – Т. 33. – С. 130–138. 77. Киселев В.Н., Чубанов К.Д., Бойко А.В., Лукашев В.К., Суровая Т.П., Бортник А.В., Пикулик Н.И. Лихеноиндикация загрязнения воздушной среды зеленых зон промышленных центров Белоруссии // Экология. – 1986. – № 2. – С. 30–35. 78. Конаковская ГРЭС // Материал из Википедии — свободной энциклопедии: [Электрон. ресурс]. Режим доступа: [http://ru.wikipedia.org/wiki/Конаковская_ГРЭС]. [2011]. (дата обращения 25.08.2011). 79. Конаковский район на пороге XXI века. – Конаково: МУП «Департамент инвестиций», 2003. – 37 с. 80. Конечная Г.Ю. Сосудистые растения Центрально-Лесного заповедника / Под ред. Л.И. Крупкиной. – М.: Изд-во Комиссии РАН по сохранению биологического разнообразия, 2012. – 75 с. 226 81. Красногорская Н.Н., Журавлёва С.Е., Миннуллина Г.Р. Лихеноиндикационные шкалы оценки качества атмосферного воздуха // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 5. – С. 38– 41. 82. Крейер Г.К. К флоре лишайников Могилевской губернии. Сборы 1908-1910 годов // Тр. Имп. бот. сада. – 1913. – Т. 31, № 2. – С. 263–440. 83. Криворотов С.Б. Лишайники и лишайниковые группировки Северо-западного Кавказа и Предкавказья: Флористический и экологический анализ: Кубан. гос. ун-т: Автореф. дис. … д-ра биол. наук (03.00.05) . – Краснодар, 2001. – 35 с. 84. Крючкова О.Е. Эпифитная лихенофлора города в связи с кислотностью коры деревьев и загрязнением воздушной среды (на примере г. Красноярска): Краснояр. гос. ун-т: Автореф. дис. … канд биол. наук (03.00.16/ 03.00.05) . – Красноярск, 2006. – 23 с. 85. Кузнецов Е.С., Гимельбрант Д.Е. Дополнение к флоре лишайников Нижнесвирского заповедника // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2002. – Т. 36. – С. 144–150. 86. Кулябина Е.Ю. региональные особенности лихеноиндикационного мониторинга качества атмосферного воздуха на примере урбанизированных и особоохраняемых территорий Нижегородской области: Автореф. дис. … канд. биол. наук (03.00.16). – Н. Новгород, 2003. – 25 с. 87. Курочкин С.А., Медведев А.Г. Материалы к флоре Тверской области. – Ч. 3: Грибы. Тверь, 1998. – 30 с. 88. Курсанов А.Л., Дьячков Н.Н. Лишайники и их практическое использование. – М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945. – 56 с. 89. Лавриненко О. В. Лихеноиндикация состояния воздушной среды в зонах влияния нефтеперерабатывающего завода // Вестник Ин-та биологии Коми науч. центра УрО РАН. – 2002. – №10. – С.26–28. 90. Лапицкая С.К., Свириденко В.Г., Паламарчук А.С., Закриничная С.П., Шахрай О.П. Содержание микроэлементов в лишайниках Припятского заповедника (БССР) // Растительные ресурсы. – 1979. – Т. 15, № 4. – C. 584–587. 91. Лиив С.Э. Лихеноиндикация загрязнения воздуха в городах Южной Эстонии: Автореф. дис. …канд. биол. наук . – Свердловск: ИЭРЖ УрО АН СССР, 1988. – 16 с. 92. Лиив С.Э. Лихеноиндикация состояния загрязнения воздуха в г. Валга // Флора и группировки низших растений в природных и антропогенных экстремальных условиях среды. – Таллин, 1984. – С. 187–202. 93. Лиив С.Э., Мартин Л.Н. Сравнение полеотолерантности эпифитных лишайников в городах Эстонии // Экологические особенности низших растений Советской Прибалтики. – Вильнюс, 1977. – С. 130–132. 227 94. Локинская М.А. О содержании зольных элементов в лишайниках // Матер. III Закавказской конф. по споровым растениям. – Тбилиси: Ин-т ботаники АН Грузинской ССР, 1968. – С. 246–249. 95. Любименко В.Н. Исландский мох как пищевое средство // Российск. пищев. научно-техн. инст., Петрогр. отд.. Мех.-техн. изд. научно-техн. отд. ВСНХ . – Пгр., 1919. – C. 1–16. 96. Майстренко В.Н., Клюев Н.А. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2004. – 323 с. 97. Макаревич М.Ф. Анализ лихенофлоры Украинских Карпат. – Киев: Изд-во АН УРСФС, 1963а. – 156 с. 98. Макаревич М.Ф. Монтанные лишайники в лихенофлоре Украинских Карпат // Флора и фауна Карпат. – М., 1963б. – Вып. 2. – С. 16–33. 99. Малышева Н.В. Лишайники летнего сада в Санкт-Петербурге и особенности их распространения на территории сада // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2001а. – Т. 34. – С. 154–162. 100.Малышева Н.В. Лишайники малых городов северо-запада России // Ботан. журн. – 2003. – Т. 88, № 10. – С. 40–50. 101.Малышева Н.В. Лишайники научного городка Пулковской обсерватории (СанктПетербург) // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2002. – Т. 36. – С. 161–168. 102.Малышева Н.В. Лишайники окрестностей Санкт-Петербурга. 4. Современное состояние и изменение видового состава лишайников за 90 лет в пос. Репино (Б. Куоккала) и его окрестностей // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1999. – Т. 33. – С. 142–153. 103.Малышева Н.В. Лишайники окрестностей Санкт-Петербурга. 5. Изменение видового состава лишайников парка «Осиновая роща» за 200 лет // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2001б. – Т. 34. – С. 162–166. 104.Малышева Н.В. Лишайники парка Елагина острова (Санкт-Петербург) // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1997. – Т. 32. – С. 55–59. 105.Малышева Н.В. Лишайники Санкт-Петербурга. 2. Изменение лихенфлоры за 270 лет // Ботан. журн. – 1996б. – Т. 81, № 7. – С. 55–72. 106.Малышева Н.В. Лишайники Санкт-Петербурга. 3. Влияние городских условий и лихеноиндикация атмосферного загрязнения // Ботан. журн. – 1998. – Т.83, № 9. – С. 39-45. 107.Малышева Н.В. Лишайники транспортных магистралей Санкт-Петербурга // Бот. журн. – 2004. – Т. 89, № 9. – С. 1453–1455. 108.Малышева Н.В. О видовом составе лишайников, растущих у метро // Новости систем. низш. раст. – СПб., 2001в. – Т. 35. – С. 178–182. 228 109.Малышева Н.В. Об экологической патоморфологии лишайников в окрестностях СанктПетербурга // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1995. – Т. 30. – С. 78–85. 110.Малышева Н.В.. Биоразнообразие лишайников и оценка экологического состояния парковых ландшафтов с помощью лишайников (на примере парков окрестностей СанктПетрбурга // Новости систем. низш. раст. – СПб., 1996а. – Т. 31. – С. 135-137. 111.Мартин Л.Н. Лихеноиндикационное картирование г. Таллина // Лихеноиндикация состояния окружающей среды. – Таллин, 1978. – С. 134–139. 112.Мартин Л.Н. Лихеноиндикация в условиях различного загрязнения воздуха: Автореф. дис. …канд. биол. наук (030016) / АН СССР. Урал. научн. центр. институт экологии растений и животных . – Свердловск, 1984. –17 с. 113.Мартин Л.Н. Флористический состав и распространение эпифитных лишайников в различных условиях загрязнения воздуха // Экология и биология низших растений. – Минск: АН БССР, 1982. – С. 235–237. 114.Мартин Л.Н., Энсаар А. Лихеноиндикация и математическое моделирование распространение диоксида серы на территории Таллина // Изв. АН ЭССР. Биология. – 1983. – Т. 32, № 3. – С. 206–215. 115.Мейсурова (Уразбахтина) А.Ф., Дементьева С.М. Анализ эпифитных лихенофлор зон с разным уровнем загрязнения атмосферы // Материалы науч. конф. студентов и аспирантов 14 апр. 2004 г. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. – С. 64–69. 116.Мейсурова А. Ф. Глобальные экологические проблемы: учеб. пособие. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012б. 110 с. 117.Мейсурова А.Ф. Анализ химического состава лишайников методом Фурье-ИК спектроскопии: возможности и перспективы использования // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2011а . – Вып. 21, № 2. – С. 168–176. 118.Мейсурова А.Ф. Биотестирование аммиака, оксидов азота и серы в воздухе с помощью спектрального анализа эпифитных лишайников // I Всерос. молодеж. науч. конф. «Естественнонаучные основы теории и методов защиты окружающей среды» (26–27 апреля 2011, Санкт-Петербург): тез. докл. – СПб.: СПбКиТб 2011б. – С. 25. 119.Мейсурова А.Ф. Дементьева С.М., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. ИК-спектроскопическое изучение образцов Hypogymnia physodes (L.) Nyl., подвергнутых атмосферному загрязнению. Модельный эксперимент // Ползуновский вестник. – Алтай, 2006а. –№2-1. – С. 348-352. 120.Мейсурова А.Ф. Мониторинг окружающей среды: учеб. пособие. – Тверь: Твер. гос. унт, 2009. – Ч.3: Методы оценки состояния атмосферы. – 75 с. 121.Мейсурова А.Ф. Оценка характера воздействия диоксидов азота и серы на слоевище лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl. 229 методом Фурье-ИК спектроскопии // Фундаментальные науки и практика: Фундаментальные медико-биологические науки и практическое здравоохранение. сб. науч. работ с материалами трудов 1-ой межд. телеконф. – Томск: Сиб. гос. мед. ун-т, 2010. – Т. 1. – С. 200. 122.Мейсурова А.Ф. Оценка характера воздействия сульфата аммония на индикаторные лишайники с помощью метода Фурье-ИК спектроскопии // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2013. – Вып. 30, № 7. – С. 112–122. 123.Мейсурова А.Ф., Смирнова М.В., Дементьева С.М., Нотов А.А. Оценка состояния атмосферы в Конаковском районе Тверской области с помощью Фурье-ИК спектрального анализа Hypogymnia physodes // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2012. – Вып. 26, № 16. – С. 135–143. 124.Мейсурова А.Ф. Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Лихеноиндикация аэротехногенного загрязнения с помощью Фурье-ИК спектрального анализа и трансплантации Hypogymnia physodes // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2010б. – Вып. 19, № 27. – С. 129–138. 125.Мейсурова А.Ф. Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Оценка токсичного воздействия диоксидов азота и серы на химический состав Hypogymnia physodes (L.) Nyl. ИК спектральный анализ // Сиб. экол. журн. – 2011в. – T. 18, № 2. – С. 251–261. 126.Мейсурова А.Ф. Эпифитные лишайники промышленных районов Тверской области. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012а. – 186 с. 127.Мейсурова А.Ф., Антонова Е.И., Хижняк С.Д., Рыжов В.А., Пахомов П.М. Результаты физико-химического анализа изменений химического состава слоевища Hypogymnia physodes (L.) Nyl. под воздействием солей тяжелых металлов // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2009б. –Вып. 14, № 18. – С. 221–233. 128.Мейсурова А.Ф., Дементьева С.М. Мониторинг окружающей среды. Ч.1. Применение ИК спектроскопии в лихеноиндикационных исследованиях. – Тверь, 2005а. – 29 с. 129.Мейсурова А.Ф., Дементьева С.М. О комплексном использовании физико-химичеких и биоиндикационных методах в курсе «Мониторинг окружающей среды» // Качество образования: современные подходы к содержанию и организации учебного процесса. – Тверь. Ч. 2. – 2005б. –С. 24–27. 130.Мейсурова А.Ф., Иванова И.М., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Оценка уровня загрязнения воздуха окислами азота с помощью модельных ИК спектральных исследований химического состава лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl. // Физика и химия полимеров: синтез, свойства и применение: сб. науч. тр. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2006б. – Вып. 12. – С. 162–167. 131.Мейсурова А.Ф., Нотов А.А. Фурье-ИК спектроскопический анализ слоевищ лишайников как метод оценки характера воздействия лесных пожаров на фитоценозы заповедных территорий // Многолетние процессы в природных комплексах заповедников 230 России // Материалы Всерос. науч. конф., посвященной 80-летию Центрального-Лесного государственного природного биосферного заповедника. 20-24 августа, 2012., пос. Заповедный, Тверская область. – Великие Луки, 2012. – С. 140 –146. 132.Мейсурова А.Ф., Нотов А.А., Дементьева С.М., Мейсуров У.М. Оценка состояния атмосферы антропогенно-трансформированных территорий Вышневолоцко-Новоторжского вала с помощью Фурье-ИК спектрального анализа слоевищ Hypogymnia physodes // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2013в. – Вып. 30, № 7. – С. 123–136. 133.Мейсурова А.Ф., Нотов А.А., Мейсуров У.М. Оценка состояния атмосферы города Ржева с помощью Фурье-ИК спектрального анализа слоевищ Hypogymnia physodes // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2013б. – Вып. 31, № 23. – С. 181–193. 134.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Дементьева С.М., Пахомов П.М. ИК спектральные исследования воздействия сернистого газа на слоевище лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl. и их практическое применение // Экологическая химия. – 2008б. – Т.17, вып. 3. – С. 181 – 192. 135.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Нотов А.А., Пахомов П.М. Идентификация кислотного загрязнения с помощью Фурье-ИК спектрального анализа индикаторных лишайников // Фундаментальные исследования. – 2013а. – № 10 (часть 4). – С. 785–792. 136.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Анализ воздействия нитрата аммония на индикаторные лишайники с помощью метода Фурье-ИК спектроскопии // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2011а. – Вып. 23, № 20. – С. 150–162 . 137.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. ИК спектральный анализ химического состава лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl. для оценки состояния атмосферного загрязнения // Журн. прикл. спектроскопии. – 2009а. – Т.76, № 3. – С. 446–452. 138.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Методы исследования химического состава слоевища эпифитных лишайников в условиях аэротехногенного загрязнения // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2009в. – Вып. 15, № 34. – С. 199–209. 139.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Определение химического состава эпифитных лишайников по данным ИК спектроскопии // Журн. прикл. спектроскопии. – 2011б. – Т. 78, № 5. – C. 764–771. 140.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Оценка воздействия хлорсодержащих соединений на лишайник Hypogymnia physodes методом Фурье-ИК спектроскопии // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2010а. – Вып. 17, № 16. – С. 142–150. 141.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Оценка уровня загрязнения воздуха сернистым ангидридом с помощью модельных ИК спектральных исследований химического 231 состава лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl. // Физика и химия полимеров: синтез, свойства и применение: сб. науч. тр . – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2008а. – Вып. 14. – С. 178–189. 142.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Уровень резистентности слоевища Hypogymnia physodes (L) к воздействию окислов азота // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2007. – Вып. 5. – С. 68–75. 143.Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Характер воздействия азотсодержащих поллютантов на химический состав Hypogymnia physodes // Вестник ТвГУ. Сер. Биология и экология. – 2010б. – Вып. 18, № 18. – С. 129–136. 144.Методы исследования древесины и ее производных / Под ред. Н.Г. Базарновой. – Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2002. – 160 с. 145.Министерство природных ресурсов и экологии Тверской области [http://www.duproos.ru/]. - 2012 г. 146.Миняев Н.А., Конечная Г.Ю. Флора Центрально-Лесного государственного заповедника. – Л.: Наука, 1976. – 104 с. 147.Миронов В.А., Янковский С.А. Спектроскопия в органической химии. – М.: Химия, 1985. – 230 с. 148.Михайлова И.Н., Воробейчик Е.Л. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимости доза-эффект // Экология. – 1995. – № 6. – С. 455–460. 149.Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. – М., Л.: АН СССР. – 1961. – 82 с. 150.Моисеева Е.Н. К вопросу о локализации ферментов и лишайниковых кислот в слоевище лишайников // Ботан. журн. – 1959. – Т. 44, № 8. – С. 1128–1134. 151.Мучник Е.Э. Лихенофлора Центрального Черноземья: таксономический и экологогеографический анализы, вопросы охраны: Автореф. … д-ра биол. наук (03.00.05/03.00.16). – Воронеж, 2003. – 40 с. 152.Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. – М.: Мир, 1965. – 216 с. 153.Неницеску К. Общая химия. – М.: Мир, 1968. – 816 с. 154.Нильсон Э.М. Биогеохимическая экология эпифитных видов лишайников в условиях загрязнения: Автореф. дис. …канд. биол. наук (030016). – Свердловск, 1989. – 16 с. 155.Нильсон Э.М. Экологические основы антропотолерантности эпифитных лишайников // Экологические и физиолого-биохимические аспекты антропотолерантности растений. – Таллин, 1986. – С. 126–128. 232 156.Нильсон Э.М., Мартин Л.Н. Эпифитные лишайники как индикаторы кислого и щелочного загрязнения // Влияние промышленного загрязнения на лесные экосистемы и мероприятия по повышению их устойчивости. – Каунас: АН ЛитССР, 1984. – С. 31–33. 157.Нифонтова М.Г. Накопление стронция-90 и цезия-137 лишайниками в условиях эксперимента // Экология. – 1976. – № 1. – С. 89–92. 158.Нифонтова М.Г., Куликов Н.В. О накопление стронция-90 и цезия-137 лишайниками в природных условиях // Экология. – 1977. – № 3. – С.93-96. 159.Нотов А.А. Материалы к флоре Тверской области. Ч. 1: Высшие растения. – Тверь, 1998. – 99 с. 160.Нотов А.А. Материалы к флоре Тверской области. Ч. 1: Высшие растения. 4-я версия, перераб. и доп. – Тверь: ООО «ГЕРС», 2005. – 214 с. 161.Нотов А.А. Национальный парк «Завидово»: Сосудистые растения, мохообразные, лишайники. – М.: Деловой мир, 2010. – 432 c. 162.Нотов А.А. Сопряженный анализ компонентов флоры Тверской области: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. – М., 2012. – 42 с. 163.Нотов А.А., Гимельбрант Д.Е., Урбанавичюс Г. Аннотированный список лихенофлоры Тверской области. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2011. – 124 с. 164.Нотов А.А., Дементьева С.М., Мейсурова А.Ф. Методические аспекты комплексного биомониторинга // European Researcher. – 2013б – Vol. 63, № 11-2. – P. 2688–2699. 165.Нотов А.А., Мейсурова А.Ф., Дементьева С.М. Комплексный биомониторинг природных экосистем Центральной части Каспийско-Балтийского водораздела // Фундаментальные исследования. – 2013а. – № 10-5. – С. 1090-1094. 166.Нотов А.А., Потемкин А.Д. Новые находки мохообразных в Тверской области 2 // Arctoa. – 2009. – Т. 18. – С. 253–254. 167.Нотов А.А., Потемкин А.Д., Гимельбрант Д.Е., Волков В.П., Павлов А.В., Нотов В.А. Индикаторные виды лишайников и мохообразных старовозрастных коренных лесных сообществ как элемент мониторинга экосистем заповедников и национальных парков // Многолетние процессы в природных комплексах заповедников России: Материалы Всерос. науч. конф., посвящ. 80-летию Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника (20–24 авг. 2012 г., пос. Заповедный, Тверская обл.). – Великие Луки, 2012а. – С. 132–139. 168.Нотов А.А., Потемкин А.Д., Гимельбрант Д.Е., Волков В.П., Павлов А.В. Возможности использования ГИС-технологий для выяснения характера распространения индикаторных видов лишайников и мохообразных // Динамика многолетних процессов в экосистемах 233 Центрально-Лесного заповедника. – Великие Луки, 2012б. – С. 328–356. (Тр. ЦентральноЛесного государственного природного биосферного заповедника; Вып. 6) 169.Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в РФ за 2011. – М.: Росгидромет, 2012. – 256 с. 170.Общая ситуация по ООПТ в Тверской области // Экологический портал Тверской области, 2003. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: [http://www.ecotver.ru/index.php?go=Pages&file=print&id=10]. (дата обращения 04.11.2008). 171.Окснер А.Н. Морфология, систематика и географическое распространение // Определитель лишайников. – Л.: Наука, 1974. – Вып. 2. – 284 с. 172.Окснер А.Н. Неморальный элемент в лихенофлоре Советской Арктики // Материалы по истории флоры и растительности СССР. – Ч. 2. – М.; Л., 1946. – С. 475-490. 173.Окснер А.Н. О происхождение ареала биполярных лишайников // Ботан. журн. – 1944. – Т. 29, № 6. – С. 243-256. 174.Окснер А.Н. Флора лишайников Украины. – Ч. 1. – Киев, 1956. – 495 с. 175.ОкснерА.Н. Арктический элемент в лихенофлоре радянского сектора Полярной области // Ботан. журн.: АН УАССР. – 1948. – Т. 5, № 1. – С. 65-81. 176.Определитель лишайников России. Алекторовые, пармелиевые, стереокауловые. – СПб: Наука, 1996. – Вып. 6. – 203 с. 177.Определитель лишайников России. Базидиевые, катиляриевые, леканоровые, мегалариевые, микобилимбиевые, ризокарповые, трапелиевые. – СПб.: Наука, 2003. – Вып. 8. 277 с. 178.Определитель лишайников России. Лецидиевые, микареевые, порпидиевые. – СПб: Наука, 1998. – Вып. 7. – 166 с. 179.Определитель лишайников России. – СПб.: Наука, 2004. – Вып. 9. – 277 с. 180.Определитель лишайников СССР. – Л.: Наука, 1971. – Вып. 1. – 410 с. 181.Определитель лишайников СССР. – Л.: Наука, 1974. – Вып. 2. – 283 с. 182.Определитель лишайников СССР. – Л.: Наука, 1975. – Вып. 3. – 275 с. 183.Определитель лишайников СССР. – Л.: Наука, 1977. – Вып. 4. – 343 с. 184.Определитель лишайников СССР. – Л.: Наука, 1978. – Вып. 5. – 304 с. 185.Отнюкова Т.Н. Использование эпифитных лишайников для мониторинга экологического состояния территории госзаповедника «Столбы» и пригородной зоны // Материалы межрегион. науч.-практич. конф.: Проблемы заповедного дела Сибири. – Шушенское, 1996. С. 107 – 110. 186.Отнюкова Т.Н. Индикация атмосферного загрязнения по состоянию эпифитных лишайников // Труды Государственного заповедника "Столбы". – Вып.17. – Красноярск, 2001. – С. 172 – 189. 234 187.Отнюкова Т.Н. Морфологическое состояние Cladina stellaris (Cladoniaceae, Lichens) как показатель атмосферного загрязнения // Ботан. журн. – 1997. – Т. 82, № 3. – С. 57 – 66. 188.Отнюкова Т.Н. Тератология ягельных лишайников // Реконструкция гомеостаза. – Красноярск, 1998. – Т. 2. – С. 152 – 157. 189.Отраслевой анализ экономики. ГУ ВШЭ – МФТИ. – Тверь, 2004. 168 с. 190.Паспорт региона: Тверская область, 2008. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.marketcenter.ru/content/file.asp?r=%7BDCF66238–2006-4925-9D98C2812CCA80C9%7D. (дата обращения 06.10.2008). 191.Пауков А.Г. Лихенофлора урбоэкосистем: Автореф. дис. … канд. биол. наук (030016). – Екатеринбург, 2001. – 18 с. 192.Пауков А.Г., Гулика И.С. Анатомические и морфологические изменения лишайников в антропогенно нарушенных местообитаниях // Развитие идей академика С.С. Шварца в современной экологии. – Екатеринбург, 1999. – С. 134–140. 193.Пахомов П.М., Хижняк С.Д., Ситникова В.Е. Физические методы исследования: учеб. пособ. – Тверь: Твер. гос. ун-т., 2013. – 296 с. 194.Покровская Е.Н., Бельцова Т.Г. Физическая химия. Химия атмосферы. Химия в реставрации. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. – 88 с. 195.Полезные ископаемые Тверской области. Федеральный портал: Официальный сайт. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://protown.ru/russia/obl/articles/3446.html. - [2008–2011]. (дата обращения 28.05.2011). 196.Пособие по химии для поступающих в вузы / М.А.Володина, О.Г. Немкова, Л.П. Решетникова. – М., 1971. – 382 с. 197.Потемкин А.Д., Нотов А.А. Новые находки печеночников в Тверской области. 1 // Arctoa . – 2010. – Т. 19. – С. 265 – 267. 198.Потемкин А.Д., Нотов А.А. Печеночники и их роль в лесных и болотных сообществах Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника // Многолетние процессы в природных комплексах заповедников России: Материалы Всерос. науч. конф., посвящ. 80-летию Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника (20–24 авг. 2012 г., пос. Заповедный, Тверская обл.). – Великие Луки, 2012. – С. 127–131. 199.Потемкин А.Д., Нотов А.А. Новые находки мохообразных в Тверской области. 3 // Arctoa. – 2011. – Т. 20. – С. 249 –251. 200.Природа и хозяйство Калининской области / Учен. зап. естеств.- географич. факультета. – Калинин: Кал. гос. ун-т, 1960. – 653 с. 235 201.Проблемы экологии и лесное хозяйство Тверской области в 2001 году. – Тверь, 2002. – 56 с. 202.Промышленные предприятия Тверской области: легкая промышленность: справочник. Ч. 3 . – Тверь, 2000а. – 60 с. 203.Промышленные предприятия Тверской области: химическая, строительных материалов, стекольная и фарфоро-фаянсовая, лесная, деревообрабатывающая: справочник. – Ч. 2. – Тверь, 2000б. – 60 с. 204.Пукинская М.Ю. Атлас растений Центрально-Лесного Государственного природного биосферного заповедника. – М.: Изд-во «Деловой мир», 2008. – 273 с. 205.Пчелкин А. В. Популярная лихенология. – М.: МГСЮН, 2006. – 36 с. 206.Пчелкин А.В. Фильтрующая роль лесонасаждений на примере Московской кольцевой дороги (МКАД) и национального парка «Лосиный остров» // Проблемы управления качеством окружающей среды. сб. докл. IV Межд. конф. М.: Изд-во Прима-Пресс-М, 1999. – С. 225–232. 207.Равинская А.П. Лишайниковые кислоты и их биологическая роль // Новости сист. низш. раст. – Л., 1984. – Т. 21. – С. 160–179. 208.Равинская А.П., Вайнштейн Е.А. Влияние некоторых экологических факторов на содержание лишайниковых веществ // Экология. – 1975. – № 3. – С. 82–85. 209.Ржевмаш: Официальный сайт: ОАО «Ржевмаш». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http: // bcycompany.n4.biz/ (дата обращения 03.11.2012). 210.Ржевский краностроительный завод: Официальный сайт: ОАО «Ржевский краностроительный завод». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.rkz-rzhev.ru/ (дата обращения 03.11.2012). 211.Ржевский экспериментальный ремонтно-механический завод: Официальный сайт: ОАО «Ржевский экспериментальный ремонтно-механический завод». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http: // www.remz.ru/ (дата обращения 03.11.2012). 212.Родникова И.М., Скирина И.Ф., Христофорова Н.К. Оценка воздушной среды в Лазовском заповеднике (Приморский край) методами лихеноиндикации // Ботан. журн. – 1998. – Т. 83, № 5. – С. 48–56. 213.Савич В.П. Конспект к флоре лишайников сем. Umbilicariaceae в СССР // Бот. матер. отд. спор. раст. Бот. ин-т. АН СССР. – 1950 . – Ч. 6, вып. 7-12. – С. 97 – 108. 214.Савич В.П.Лишайники, как объект экскурсии в черте города // Естественно-исторические экскурсии по Петрограду. – М.-Петроград : Государственное изд-во, 1923. – Вып. 1. – C. 140– 151. 236 215.Саксонов С.В. Концепция, задачи и основные подходы регионального флористического мониторинга в целях охраны биологического разнообразия приволжской возвышенности: Автореф. дис. … д-ра биол. наук (030016). – Тольяти, 200 . – 35 с. 216.Сафонова М.Ю., Саканян Е.И., Лесиовская Е.Е. Cetraria islandica (L.) Ach.: химический состав и перспективы ее применения в медицине // Раст. ресурсы. – 1999. – Т. 35, вып. 2. – С. 101–104. 217.Свинец как скрытая угроза. Свойства и влияние свинца на окружающую среду: Официальный сайт: Строительный портал «Бест-Строй.ru» [2004-2013]. [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://best-stroy.ru/articles/r10/r10_13/582. (дата обращения 04.11.2013). 218.Сенявин М.М., Мясоедов Б.Ф. Основные свойства нормируемых в водах органических соединений. – М.: Наука, 1987. – 105 с. 219.Сибур -ПЭТФ: Официальный сайт: ОАО «Сибур -ПЭТФ». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.tverpet.ru/default.htm (дата обращения: 18.08.2012). 220.Сидоренко В.М. Молекулярная спектроскопия биологических сред. – М.: Высшая школа , 2004. – 191 с. 221.Скачко Е.Ю. Лишайники степной и лесостепной зон Алтайского края и их использование для биоиндикации состояния окружающей среды: Автореф. … канд. биол. наук (03.00.05). – Барнаул, 2003. – 18 с. 222.Слепян Э.И., Шейнерман Н. Бенз(а)пирен в Hypogymnia physodes (L.) Nyl. и Parmelia sulcata Tayl, произрастающих на коре Betula pendula Roth., Populus tremula L. и Pinus sylvestris L. в лесопарковой зоне Ленинграда, лихеноиндикация и экологический мониторинг // Проблемы фитогигиены и охраны окружающей среды. – Л.: ЗИН АН СССР, 1981. – С. 145 – 152. 223.Смирнова М.В. Мейсурова А.Ф. Мониторинг атмосферного загрязнения Конаковского района Тверской области. // Материалы IХ науч. конф. аспирантов, магистрантов и студентов, май 2011 г. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2011. – С. 81. 224.Смирнова М.В. Мейсурова А.Ф. Мониторинг атмосферного загрязнения на основе ФурьеИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников г. Конаково // Физика и химия полимеров. – Тверь, 2012. – С. 123–127. 225.Смит А. Прикладная ИК спектроскопия. – М: Мир, 1982. – 328 с. 226.Солдатенкова Ю.П. Малый практикум по ботанике: лишайники (кустистые и листоватые). – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. – 123 с. 227.Статистика: учеб. пособие / Под ред. проф. М.Р. Ефимовой. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 336 с. 237 228.Субботина Е.Н., Тимофеев-Ресовский Н.В. О коэффициентах накопления некоторых рассеянных элементов из водных растворов накипных лишайников // Ботан. журн. – 1961. – Т. 46, № 2. – С. 123–127. 229.Суетина Ю.Г. Онтогенез и структура популяции Xanthoria parietina (L.) Th. Fr. в различных экологических условиях // Экология. – 2001. – №3. – С. 203-208. 230.Тверская область: Официальный сайт. [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.tverskayaobl.ru/business/company/3313.htm (дата обращения 17.08.2012). 231.Тверского экспериментально-механического завода: Официальный сайт: ЗАО «Тверской экспериментально-механический завод». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://tvemz.ru/production (дата обращения: 18.08.2012). 232.Тверской экскаватор: Официальный сайт: ОАО «Тверской экскаваторный завод». [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.tvexc.ru/ozavode.htm (дата обращения: 18.08.2012). 233.Тихомиров О.А., Емельянов А.Г. Картографирование и оценка современного экологического состояния города Твери // Экологическое состояние города Твери. – Тверь: Издво Твер. гос. ун-та, 1994. – 112 с. 234.Товаропроизводители Тверской области: Справочник. – Тверь: Изд-во: ООО «Карта России», 2002. – 126 с. 235.Томин М.П. Материалы к лишайниковой флоре Смоленской губернии // Зап. С.-х. Инст. в Воронеже. – 1918. – Вып. 3. – С. 105–128. 236.Томин М.П. Определитель корковых лишайников европейской части СССР (Кроме Крайнего Севера и Крыма). – Минск, 1956. – 534 с. 237.Томин М.П. Определитель кустистых и листоватых лишайников СССР. – Минск, 1937. – 312 с. 238.Трасс Х.Х. Анализ лихенофлоры Эстонии: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. / БИН АН СССР. – Л., 1968. – 80 с. 239.Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – Т.7. – С.122–137. 240.Трасс Х.Х. Лихеноиндикационные индексы и сернистый ангидрид // Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. – М.: Наука, 1987. – С. 111–115. 241.Трасс Х.Х. Лишайники и загрязненность воздуха // Жизнь растений. – Т. 3. Л., 1977а. – С. 431–432. 242.Трасс Х.Х. Полеотолерантность лишайников // Материалы 6 симпоз. микологов и лихенологов Прибалтийских республик. – Рига, 1971. – Т. 1. – С. 66–70. 238 243.Трасс Х.Х. Химический состав лишайников // Жизнь растений. – Т. 3. – Л., 1977б. – С. 423–425. 244.Трасс Х.Х., Пярн А.Й., Цобель К.Р. Лихеноиндикационная оценка степени загрязненности атмосферной среды Южного Прибайкалья // Уч. зап. Тартуского ун-та. – 1988. – № 812. – С. 32–46. 245.Уразбахтина (Мейсурова) А.Ф., Быстрова И.С. Лихеноиндикация атмосферного загрязнения в рекреационных зонах города Твери // Материалы науч. конф. студентов и аспирантов 5 апр. 2000 г. – Тверь : Твер. гос. ун-т, 2000. – С. 17–18. 246.Уразбахтина (Мейсурова) А.Ф., Быстрова И.С., Катаускайте Л.А., Марков М.В. О результатах лихеноиндикационного исследования атмосферного загрязнения Твери и Ржева // Проблемы региональной геоэкологии: мат-лы науч. семинара. – Тверь : Твер. гос. ун-т, 2000. – С. 111–113. 247.Уразбахтина А.Ф., Дементьева С.М. Антропогенное изменение некоторых компонентов городской среды в процессе индустриализации // Региональные тенденции взаимодействия человека и природы в процессе перехода от аграрного к индустриальному обществу: материалы межд. науч. конф. 19-21 марта 2003 г. – Тверь: Золотая буква, 2003а. – С. 232–238. 248.Уразбахтина А.Ф., Дементьева С.М. Биоразнообразие эпифитных лишайников в городе Твери и его окрестностях // Охрана растительного и животного мира Поволжья и сопредельных территорий: материалы Всерос. науч. конф. – Пенза, 2003б. – С. 243–245. 249.Уразбахтина А.Ф., Дементьева С.М. Эпифитная лихенофлора города Твери и Калининского района Тверской области // Материалы науч. конф. студентов и аспирантов 16 апр. 2003г. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2003а. – С. 62–67. 250.Уразбахтина А.Ф., Дементьева С.М., Пахомов П.М. Данные ИК спектроскопии эпифитных лишайников и проблема мониторинга атмосферы в промышленных городах // Биология – наука XXI века: 7-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 1418 апреля 2003 г.): сб. тез . – Пущино, 2003б. – С. 230. 251.Уразбахтина А.Ф., Дементьева С.М., Хижняк С.Д., Сурикова Е.И., Пахомов П.М. ИК спектроскопическое изучение некоторых видов эпифитных лишайников // Физика и химия полимеров: синтез, свойства и применение: сб. науч. тр. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2003а. – Вып. 9. – С. 141–145. 252.Уразбахтина А.Ф., Катаускайте Л.А. Некоторые итоги лихеноиндикационного анализа рекреационных зон г. Твери // Ботанические исследования в Тверском регионе. – Тверь: Изд-во ГЕРС, 2003. – С. 130–136. 253.Уразбахтина А.Ф., Сурикова Е. Б. Результаты Фурье-ИК спектрального анализа некоторых эпифитных видов лишайников из рекреационных зон города // Х Региональные 239 Каргинские чтения: обл. науч.-техн. конф. молодых ученых «Химия, технология и экология»: тез. докл. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2003. – С. 54. 254.Уразбахтина А.Ф., Хижняк С.Д., Дементьева С.М., Нотов А.А., Пахомов П.М. Применение метода Фурье-ИК спектроскопии для лихеноиндикации атмосферного загрязнения в городских районах // Растительные ресурсы. – 2005. – Т. 41, вып. 2. – С. 139–147. 255.Фадеева (Поташева) М.А. Лишайники сосновых лесов северо-запада Карелии в условиях атмосферного загрязнения: Автореф. … канд. биол. наук (03.00.24). Санкт-Петербург, 1999. – 27 с. 256.Феофраст. Исследование о растениях / Под ред. акад. И. И. Толстого, чл.-корр. АН СССР Б. К. Шишкина. – М.–Л: Изд-во АН СССР, 1951. – 589 с. 257.Хохлова Е.Р. Современное состояние ландшафтов Верхневолжья: Автореф. дис…. канд. геогр. наук. – М., 2002. – 25 с. 258.Центрально-Лесной Государственный Природный Биосферный заповедник: Официальный сайт. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.clgz.ru/ [2005-2012] (дата обращения: 18.08.2012). 259.Цуриков А.Г. Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов. – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123 с. 260.Чумаковский Н.Н., Криворотов С.Б. Аминокислотный состав белков таллома лишайника эвернии сливовой и условия обитания // Тр. Кубан. аграр. гос. ун-та. – 1991. – № 314. – С. 109– 112. 261.Шапиро И.А. Адаптация лишайников к экстремальным условиям существования в связи с их азотным обменом: Автореф. дис. … д-ра. биол. наук / (030005:030012). – Л., 1991б. – 32 с. (АН СССР, Ботан. ин-т им. Комарова). 262.Шапиро И.А. Влияние сернистого ангидрида на содержание азота и пероксидазную активность у лишайников // Ботан. журн. – 1993. – Т. 78, № 5. – С. 66–71. 263.Шапиро И.А. Загадки растений-сфинкса. – Л., 1991а. – 79 с. 264.Шапиро И.А. Физиолого-биохимические изменения у лишайников под влиянием атмосферного загрязнения // Успехи соврем. биологии. – 1996. – Т. 116, № 2. – C. 158–171. 265.Шустов М.В. Аннотированный список лишайников Приволжской возвышенности // Растительный мир Среднего Поволжья: сб. статей. – Ульяновск: УлГТУ, 2003а. – С. 59–74 (Серия «Природа Ульяновской области». Вып. 12). 266.Шустов М.В. Лишайники Приволжской возвышенности (таксономический состав, география, генезис): Автореф. дис. … д-ра. биол. наук (03.00.24). – СПб., 2001. – 40 с. 240 267.Шустов М.В. Состав и особенности систематической структуры лихенофлоры приволжской возвышенности // Растительный мир Среднего Поволжья: сб. статей. – Ульяновск: УлГТУ, 2003б. – С. 74 – 117 (Серия «Природа Ульяновской области». Вып. 12). 268.Экологический мониторинг: шаг за шагом / Е.А. Заика. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. – 252 с. 269.Юдина А.В. Статистика / Под ред. Александрова Л.И.: Официальный сайт цифровых учебно-методических материалов ВГУЭС. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://abc.vvsu.ru/Books/statistika_up/default.asp (дата обращения: 21.11.2013). 270.Экология города. – М.: Научный мир, 2004. – 624 с. 271.Ahmadjan V. The lichen symbiosis. – New York: John Wiley & Sons. 1993. 95 p. 272.Alebic-Juretic A., Arco-Pijervac M. Air pollution damage to cell membranes in lichens-results of simple biological test applied in Rijeka, Yugoslavia // Water, Air and Soil Pollution. – 1989. – Vol. 47, № 1-2. – P. 25–33. 273.Ammonia in the UK - the Highlights. Department for environment, foods & rural affairs (DEFRA). 2002. – 91 p. 274.Andrzej K., Malgorzata R., Maria W., Witold, W. Heavy metal sorption in the lichen cationactive layer // Bioelectrochemistry. – 2007. – Vol. 71, №1. – P. 60–65. 275.Bacci E., Calamari D., Fanelli R., Focardi S., Gaggi C., Morosini M. Chlorinated hydrocarbons in lichen and moss samples from the Antarctic Peninsula // Chemosphere. – 1986. – Vol. 15, № 6. – P. 747–754. 276.Bargagli R., Nimis P. L. Guidelines for the use of epiphytic lichens as biomonitors of atmospheric deposition of trace elements // Monitoring with Lichens – Monitoring Lichens. – Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 295–300. 277.Barkman J.J. Phytosociology and ecology of cryptogamic epiphytes. – Assen: van Gorcum & Comp., 1958. – 628 p. 278.Belnap J., Sigal L., Moir W., Eversman S. Identification of sensitive species // Lichens as bioindicators of air quality. General technical report RM-224. K. Stolte et al. eds. Fort Collins, CO: US deparment of agriculture, forest service, Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station. – 1993. – P. 67–88. 279.Bennett J.P., Wetmore C.M. Changes in element contents of selected lichens over 11 years in Northern Minnesota, USA // Environ. Experim. Bot. – 1999. – Vol. 41, № 1. – P. 75–82. 280.Bergamaschi L., Rizzio E., Giaveri G., Loppi, S., Gallorini M. Comparison between the accumulation capacity of four lichen species transplanted to a urban site // Environ. рollution. – 2007. – Vol. 148, №2. – P. 468 – 476. 241 281.Biazrov L.G. Air pollution damage to algal cells of the lichens and accumulation of the metals by transplanten lichen thalli – the results of lichens use for active monitoring of air pollution in Moscow // Fourth SETAC-EUROPE Congress towards sustainable environmental management. – Abstract book. Brussels, Belgium, 11-14 April 1994. – 1994. – P. 31. 282.Bocca B., Conti M.E., Pino A., Mattei D., Forte G., Alimonti A. Simple, fast, and lowcontamination microwave-assisted digestion procedures for the determination of chemical elements in biological and environmental matrices by sector field ICP-MS // Environ. analyt. chem. – 2007. Vol. 87, №15. – P. 1111 – 1123. 283.Boileau L.J.R., Beckett P.J., Lavoie P., Richardson D.H.S., Nieboer E. Lichens and mosses as monitors of industrial activity associated with uranium mining in northern Ontario, Canada – Part 1: Field procedures, chemical analysis and interspecies comparisons // Environ. Pollution. Series B: chemical and physical. – 1982. – Vol. 4, Is. 1. – P. 69–84. 284.Brown D.H. Beckett R.P. Uptake and effect of cations on lichen metabolism // Lichenologist. – 1984. – Vol. 16, № 2. – P. 173-188. 285.Brown D.H., Slingsby D.R. The cellular location of lead and potassium in the lichen Cladonia rangiformis (L.) Hoffm. // Ney Phytologist. – 1972. – Vol. 71. – P. 297-305. 286.Carlberg G.E., Ofstad E.B., Drangsholt H., Steinnes E. Atmospheric deposition of organic micropollutants in Norway Studied by means of moss and lichen analysis // Chemosphere. – 1983. – Vol. 12, № 3. – P. 341-356. 287.Case J.W. Lichen biomonitoring networks in Alberta // Environmental Monitoring and Assessment. – 1984. – Vol. 4, №3. – P. 303-313. 288.Czehura S.J. Alichen indicator of copper mineralization, Lights Greek District, Plumas County, California // Econ. Geol. – 1977. – Vol. 72. – P. 796-803. 289.С. von Arb, Mueller C., Ammann K., Brunold C. Lichen physiology and air pollution. II. Statistical analysis of the correlation between SO2, NO2, NO and O3, and chlorophyll content, net photosynthesis, sulphate uptake and protein synthesis of Parmelia sulcata Taylor // New Phytol. – 1990. – Vol. 115, N 3. – P. 431-437. 290.Dayan F.E., Romagni J. G. Lichens as potential source of pesticides // Pesticides outlook. – 2002. – Vol. 12, № 6. – P. 229-232. 291.De Oliveira L.F.C, Edwards H.G.M., Feo-Manga J.C, Seaward M.R.D. Lucking R FT-Raman spectroscopy of three foliicolous lichens from Costa Rican rainforests // Lichenologist. – 2002. – Vol. 34, Iss. 3. – P. 259–266. 292.Denison R., Caldwell B., Bormann B., Eldred L., Swanberg C., Anderson S. The effects of acid rain on nitrogen fixation in Western Washington coniferous forests // Water, Air and Soil Pollution. – 1977. – Vol. 8. – P. 21-34. 242 293.Deruelle S. Etude comparee de la sensibilite de trios methods d'estimation de la pollution atmospherique, en utilisant les lichens comme indicateurs biologiques, dans la region de Mantes (Yyelines) // Rev. Bryol. Lichenol. – 1978. – Vol. 44. – P. 429-441. 294.De Sloover J., Le Blanc F. Mapping of atmospheric pollution on the basis of lichen sensitivity // Proceedings of the symposium in recent advances in tropical ecology. International Society for tropical ecology, Banaras Hindu University, Varansi. R. Misra, B. Gopal – eds. – 1968. – P. 42-56. 295.Dolgopolova A., Weiss D.J., Seltmann R., Stanley C.,Coles B., Cheburkin A.K. Closed-vessel microwave digestion technique for lichens and leaves prior to determination of trace elements (Pb, Zn, Cu) and stable Pb isotope ratios // Environ. analyt. сhemistry. – 2004. – Vol. 84, №12. – Р. 889 – 899. 296.Edwards H.G.M., Cockell C.S., Newton E.M., Wynn-Williams D.D. Protective pigmentation in UVB-screened Antarctic lichens studied by Fourier transform Raman spectroscopy: an extremophile bioresponse to radiation stress // J. Raman Spectrosc. – 2004. – Vol. 35. – P. 463–469 297.Edwards H.G.M., De Oliveira L.F.C, Seaward M.R.D. FT-Raman spectroscopy of the Christmas wreath lichen, Cryptothecia rubrocincta (Ehrenb., Fr.) // The Lichenologist. – 2005. – Vol. 37. – P. 181–189. 298.Edwards H.G.M., Farwel D. W., Jenkins R. Vibrational Raman Spectroscopic studies of calcium oxalate monohydrate and dihydrate in lichen encrustations on renaissance frescoes // Journ. of Raman spectroscopy. – 1992. – Vol. 23. – P. 185 – 189. 299.Edwards H.G.M., Holder J.M., Seaward M.R.D., Robinson D.A. Raman spectroscopic study of lichen-assisted weathering of sandstone outcrops in the High Atlas Mountains, Morocco // J. Raman Spectrosc. – 2002. – Vol. 33. – P. 449–454 300.Edwards H.G.M., Holder J.M., Wynn-Williams D.D. Comparative FT-Raman spectroscopy of Xanthoria lichen-substratum systems from temperate and Antarctic habitats // Soil biol. biochem. – 1998. – Vol. 30, № 14. – P. 1947–1953. 301.Edwards H.G.M., Perez F.R. Lichen Biodeterioration of the Convento de la Peregrina, Sahagu´n, Spain // Biospectroscopy. – 1999. – Vol. 5. – P. 47–52. 302.Edwards H.G.M., Russell N.C., Wynn-Williams D.D. Fourier Transform Raman Spectroscopic and Scanning Electron Microscopic Study of Cryptoendolithic Lichens from Antarctica // J. Raman Spectrosc. – 1997. – Vol. 28. – P. 685–690. 303.Edwards H.G.M., Seaward M.R.D., Attwood S.J., Little S.J., De Oliveira L.F.C, Tretiach М. FT-Raman spectroscopy of lichens on dolomitic rocks: an assessment of metal oxalate formation // Analyst. – 2003. – Vol. 128. – P. 1218–1221. 304.Elkin B.T., Bethke R.W. Environmental contaminants in cari bou in the Nortwest Territories, Canada // Sci. Total Environ. – 1995. – Vol. 160/161. – P. 307–321. 243 305.Eversman S., Sigal L.L. Ultrastructural effects of gaseous pollutants and acid precipitation on lichens // Canad. J. Bot. – 1987. – Vol. 65. – P. 1806–1818. 306.Eversman S., Sigal L.L. Ultrastructural effects of peroxyacatil nitrate (PAN) on two lichen species // Bryologist. – 1984. – Vol. 87, № 2. – P. 112–118. 307.Falla J., Laval-Gilly P., Henryon M., Morlot D., Ferard J. Biological Air Quality Monitoring: a Review // Environmental Monitoring and Assessment. – 2000. – Vol. 64, №3. – P. 627–644. 308.Feige G.B., Niemann L., Jahnke S. Lichens and mosses – silent chronists of the Chernobyl accident // Contributions to Lichenology in Honour of A. Henssen. H.M.Jahns – ed. J. Cramer, BerlinStuttgart, 1990. – P. 63–67. 309.Ferry B.M., Baddeleu M.S., Hawksworth D.L. Air pollution and lichens. London, 1973. – 526 p. 310.Fields R. Physiological responses of lichens to air pollution fumigations // Lichens, Bryophytes and air quality / Eds. T.N. Nash, V. Wirth. – Berlin-Stuttgart: J. Cramer, 1988. – P. 175–200. 311.Focardi S., Gaggi C., Chemollo G., Bacci E. Organochlorine residues in moss and lichen samples from two Antarctic // Polar Research. – 1991. – Vol. 27. – P. 241–244. 312.Gaare E. The Chernobyl accident: can lichens be used to characterize a radiocesium contaminated range? // Rangifer. 1987. – Vol. 7, № 2. – P. 46–50. 313.Galloway D.J. Flora of New Zealand: Lichens, including lichen-forming and lichenicolous fungi. – Manaaki Whenua Press, Lincoln, New Zealand. – 2007. – 2261 p. 314.Galun M., Garty J., Ronen R. Lichens as bioindicators of air pollution // Webbia. – 1984. – Vol. 38. – P. 371–383. 315.Garty J., Karary Y., Harel Y., Lurie S. Temporal and spatial Fluctuations of ethylene production and concentrations of sulfur, sodium, chlorine and iron on in the thallus cortex in the lichen Ramalina duriaei (de Not) Bagl. // Environ. Experim. Bot. – 1993. – Vol. 33, № 4. – P. 553–563. 316.Garty J., Kunin P., Delarea J., Weiner S. Calcium oxalate and sulphate-containing structures on the thallial surface of the lichen Ramalina lacera: response to polluted air and simulated acid rain // Plant, Cell and Environment. – 2002. – Vol. 25. – P. 1591–1604. 317.Gaskell S.J., Eglinton G., Bruun T. Hydrocarbon constituents of three species of Norwegian Lichen: Cetraria nivalis, C. crispa, Siphula ceratites // Phytochemestry. – 1973. – Vol. 12. – P. 1174– 1176. 318.Geebelen W., Hoffmann M. Evaluation of bioindication methods using epiphytes by correlating with SO2-pollution parameters // Lichenologist. 2001. – Vol. 33, № 3. – P. 249–260. 319.Gilbert O.L. An alkaline dust effect on epiphytic lichens // Lichenologist. – 1976. – N. 8. – P. 173–178. 244 320.Gombert S., Asta J., Seaward M.R.D. Assessment of lichen diversity by index of atmospheric purity (IAP), index of human impact (IHI) and other environmental factors in an urban area (Grenoble, southeast France) // Science of the Total Environment. – 2004. – Vol. 324, №1-3. – P. 183–199. 321.Grindon L.H. The Manchester Flora. – London: White, 1859. – 261 p. 322.Grogzinska K. Acidification of the bark as measure of air pollution in Southen Poland. Bull Acad. pol. sci. 1971, 19, Ser. Sci. Biol, 11. – P. 189–195. 323.Haas J. R., Bailey E. H., Purvis O.W. Bioaccumulation of metals by lichens – uptake of aqueous uranium by Peltigera membranacea as function of time and pH // Amer. Mineralogist. – 1998. – Vol. 83, № 11-12. – P. 1494–1502. 324.Hale M.E. The biology of lichens. London: Edward Arnold, Third Edition, 1983. – 190 p. 325.Hallbom L., Bergma B. Effects of inorganic nitrogen on C2H2 reduction and CO2 exchange in the Peltigera Praetextata-Nostoc and Peltigera aphthosa-Coccomyxa-Nostoc symbioses // Planta. – 1983. – Vol. 157. – P. 441–445. 326.Halle M.E. The biology of lichens. – London: Edward Arnold, 1967. – 190 p. 327.Hällgren J.-E., Huss K. Effects of SO2 on photosynthesis and nitrogen fixation // Physiol. Plant. – 1975. – Vol. 34, N 2. – P. 171–176. 328.Hallingbäck T. Luftföroreningar och gödsling – ett not mot blagrönalger och lavar med blagrönalger // Svensk. Bot. Tidskr. – 1991. – Bd 85, H. 2. – S. 87–104. 329.Hawksworth D.L. Lichens as litmus for air pollution: A historical review // International Journal of Environmental Studies. – 1971. – Vol. 1, №1. – P. 281–296. 330.Hawksworth D.L. Bioindication: Calibrated scales and their utility // Monitoring with Lichens Monitoring Lichens. – Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. – 2002. – P. 11–20. 331.Hawksworth D.L. Bioindication: calibrated scales and their utility / Nimis P.L., Scheidegger C., Wolseley P. (Eds.), Monitoring with Lichens – Monitoring Lichens. – Kluwer, Dordrecht. – 2002. – P. 11–20. 332.Herzig R., Urech M. Flechten als Bioindikatoren // Bibliotheca Lichenologia. – 1991. – Bd. 43. – S. 1–283. 333.Hoffman G.R. The influence of a paper pulp mill on the ecological distribution of epiphytic cryptogams in the vicinity of Lewiston, Idaho and Clarkston, Washington. Environmental Pollution. – 1974. – Vol .7. – 283–301. 334.Holder J.M., Edwards H.G.M., Wynn-Williams D.D. FT-Raman spectroscopy of lichen species from the Antarctic // Chemistry and chemical technology: The University of Bradford, Bradford, West Yorkshire. AIP Conference: Proceedings. 1998. – P. 430. 245 335.Holder J.M., Wynn-Williams D.D., Perez F.R., Edwards H.G.M. Raman spectroscopy of pigments and oxalates in situ within epilithic lichens: Acarospora from the Antarctic and Mediterranean // New Phytol. – 2000. – Vol.145. – P. 271–280. 336.Holopainen T. Types and distribution of ultrastructural symptoms in epiphytic lichens in several urban and industrial environments in Finland // Ann. Bot. Fennici. – 1984. – Vol. 21. – P. 213– 219. 337.Holopainen T., Kärenlampi L. Injuries to lichen ultrastructure caused by sulphur dioxide fumigations // New Phytologist. – 1984. – Vol. 98. – P. 285–294. 338.Holopainen T., Kauppi M. A comparison of light, Fluorescence and electron microscopic observations in assessing the SO2 injury of lichens under different moisture conditions // Lichenologist. – 1989. – Vol. 21, № 2. – P. 119–134. 339.Hutchinson T.C., Scott M., Soto C., Dixon M. The effect of simulated acid rain on boreal forest floor feather moss and lichen species // Effects of Atmospheric Pollutants on Forest, Wetlands and Agricultural Ecosystems. / Eds. T.C. Hutchinson, K. M. Meema. – Berlin: Springer, 1987. – P. 411– 426. 340.Infrared characteristic group frequencies. Tables and Charts / Ed. by G. Socrates. – London: Jorn Wiley & Sons., 1994. – 256 p. 341.Jacquiot L., Daillant O. Bioaccumulation des métaux lourds et d'autres elements traces par les lichens. Revue bibiliographique // Bulltin de l'Observatoire Micologique. – 2000. – Vol. 12. P. – 2-31. 342.Jäger H.J., Klein H. Biochemical and physiological effects of SO2 on plants // Angew. Bot. – 1980. – Bd. 54,Hf. 5/6. – S. 337-348. 343.Jenkins D.A. Davies R.I. Trace element content of organic accumulations // Nature. – 1966. – Vol. 210. – P. 1296–1297. 344.Jezierski A., Bylinska E., Seaward M.R.D. Electron paramagnetic resonance (EPR) investigations of lichens – 1: effects of air pollution // Atmospheric Environment. – 1999. – Vol. 33, №28. – P. 4629 – 4635. 345.Kardish N., Ronen R., Bubrick P., Garty J. The influence of air pollution on the concentration of ATP and chlorophyll degradation in the lichen, Ramalina duriaei (De Not.) Bagl. // New Phytol. – 1987. – Vol. 106, № 4. – P. 697–706. 346.Kauppi M. The influence of nitrogen-rich pollution components of lichens. Acta UniVol. Oul. – 1980. – A 101, Biol. 9. – P. 1–25. 347.Kelly B.C., Gobas A.P.C. Bioaccumulation of persistent organic pollutants in lichen – caribou wolf food chains of Canada's central and western Arctic //Environ. Sci. Techol. – 2001. – Vol. 35. – P. 325–334. 246 348.Khizhnyak S.D., Meysurova A.F., Pakhomov P.M. Identification of SO2 in industrial areas by means of infra red spectroscopic analysis of Hypogymnia physodes (l.) Nyl. // Book of abstracts / 11th European Meeting on Environmental Chemistry – EMEC, Portooz, Slovenia, December 8-11. Nova Gorica: University, 2010. – P. 45. 349.Kirschbaum U., Wirth V. Flechten erkennen Luftigǘte bestimmen. – Stuttgart.: Eugen Ulmer GmbH & Co. – 1995. – 128 s. 350.Köck M., Shlee D. Effect of sulphite on adenine nucleotides of the green alga Trebouxia // Phytochem. – 1981. – Vol. 20, № 9. – P. 2089–2092. 351.Kramer P., Wincierz U., Grubler G., Tschakert J. Rational approach to fractionation, isolation and characterization from the lichen Cetraria islandica // Drug. Res. – 1995. – Vol. 45 (1), № 6. – P. 726–731. 352.Kricke R., Loppi S. Bioindication: The I.A.P. approach // Monitoring with Lichens - Monitoring Lichens. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 21–38. 353.Kularatne I. Performance of Lichen Species as Air Pollution Biomonitors in the Greater Auckland Urban Area, New Zealand. A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Environmental Science. - Auckland (New Zealand) : The University of Auckland, 2012. – 346 p. 354.Land G.E., Reiners W.A., Heier R.K. Potential alteration of precipitation chemistry by epiphytic lichens // Oecologia. – 1976. – Vol. 25. – P. 229–241. 355.Lange O.L., Ziegler H. Der Schwermetallgehalt von Flechten aus dem Acarosporetum sinopicae auf Erzschlackenhalden des Harzes. I. Eisen und Kupfer // Mitteil. Der Florist-soziologische Arbeitsgemeinschalft. N.F. – 1963. – Bd. 10. – S. 156–183. 356.Lawrey J.D. Biological role of lichen substances // Bryologist. 1986. Vol. 89, № 2. P. 112–122. 357.Lawrey J.D. Trace element accumulation by plant species from a coal strip-mining area in Ohio // Bull Torrey Bot. Club. – 1977. – Vol. 104. – P. 368–375. 358.Le Blanc F., DeSloover J. Relation between industrialization and the distribution and growth of epiphytic lichens and mosses in Montreal // Canad. J. Bot. – 1970. – Vol. 48. – P. 1485-1496. 359.Le Blanc F., Rao D.N. Effects of air pollution on lichens and bryophytes // Responses of plant to air pollution. – New-York: Acad. Press, 1975. – P. 237–272. 360.Le Blanc F., Rao D.N., Comeau G. The epiphytic vegetation of Populus Balsamifera and its significance as an air pollution indicator in Sudbury, Ontario // Canad. J. Bot. – 1972. – Vol. 50. – P. 519–528. 361.Levi H.W. Radioactive deposition in Europe after the Chernobyl accident and its long-term consequences // Ecol. Res. – 1991. – Vol. 6. – P. 201–216. 362. Lichen Biology / Eds. Nash T.N. Cambridge: University Press, 1996. – 303 p. 247 363.Malhorta S.S., Hocking D. Biochemical and cytological effects of sulphur dioxide on plant metabolism // New Phytologist. – 1976. – Vol. 76. – P. 227–237, 364.Malhorta S.S., SarkaR S.K. Effects of Sulphur Dioxide on Sugar and Free Amino Acid Content of Pine Seedlings // Physiol. Plant. – 1979. – Vol. 47. – P. 223–228. 365.Malhotra S.S., Khan A.A. Sensitivity to SO2 of various metabolic processes in an epiphytic lichen, Evernia mesomorpha // Biochem. Physiol. Pflanzen. – 1983. – Bd. 178, H. 2/3. – S. 121–130. 366.Martin L., Martin J. Comparison of two epiphytic lichen community indices reflecting air pollution // Folia Cryptogamica. – 1974. – Fasc 6. – P. 47–48. 367.Mattick F. Lichenologische Notizen. 1. Der Flechten-Koeffizient und Bedeutung fur Pflazengeographie // Berlin. Deutsch. Bot. Ges. – 1953. – Bd. 66. 368.McLean J., Purvis O.W., Williamson B.J., Bailey E.N. Role for lichen melanins in uranium remediation // Nature (London). – 1998. – Vol. 391, № 6668. – P. 649 – 650. 369.Meysurova A.F., Khizhnyak S.D., Pakhomov P.M. FTIR spectroscopic study of indicator lichen for detection of ammonia in air pollution // 8th APGC Symposium: Plant Functioning in a Changing Global and Polluted Environment, Groningen, The Netherlands, June 5 – 9, 2011. – P. 105. 370.Meysurova A.F., Khizhnyak S.D., Pakhomov P.M. IR spectroscopic study of the chemical composition of epiphytic lichens // Journal of Applied Spectroscopy. – 2011. – Vol. 78, issue 5. – P. 711–718. 371.Meysurova A.F., Khizhnyak S.D., Pakhomov P.M. IR spectroscopic study on indicator species of lichens for detection of nitrogen dioxide in atmosphere // Book of abstracts / 11th European Meeting on Environmental Chemistry – EMEC, Desember 8-11. – Nova Gorica University. Portooz, Slovenia, 2010. – P. 45. 372.Migaszewski Z.M. Determining organic compound rations in soils and vegetation of the Holy Cross Mts, Poland // Water, Air and Soil pollution. – 1999. – Vol. 111. № 1-4. – P. 123–128. 373.Mikhailova I. Transplanted lichens for bioaccumulation studies // Monitoring with Lichens Monitoring Lichens. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 301–304. 374.Montero-Alvarez А., Estévez Alvarez J. R., Brito H. I., Arriba O.P., López S., Wolterbeek H. T. Lichen based biomonitoring of air quality in Havana City west side // J. of radioanalytical and nuclear chemistry. – 2006. – Vol. 270, №1. – P. 63–67. 375.Morosini M., Schreitmüller J., Reuter U., Ballschmiter K. Correlation Between C-6/C-14 chlorinated hydrocarbons levels in the vegetation and the boundary layer of the troposphere // Environ. Sci. Technol. – 1993. – Vol. 27, № 8. – P. 1517–1523. 376.Muir D.C.G., Segstro M.D., Welbourn P. M., Toom D., eisenreich S.J., MacDonald C.R., Whelpdale D.M. Patterns of accumulation of airborne organochlorine contaminants in lichens from the Upper Great Laces region of Ontario // Environ. Sci. Technol. – 1993. – Vol. 27, № 6. – P. 1201–1210. 248 377.Muir P.S., Shirazi A.M. Effects of formaldehyde-enriched mists on Pseudotsuga menziesii (Mirbel) Franco and Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. // Environ. Poolut. – 1996. – Vol. 94, № 2. – P. 227–234. 378.Nash T.N., Gries C. Lichens as indicators of air pollution // The Handbooc of Environmental Chemestry / Eds. O.Hutzinger. Vol. 4, part C. New York: Springer-Verlag, 1991. – P. 1–26. 379.Neumann G., Massonneau A., Martinoia E., Rohmeld V. Physiological adaptations to phosphorus deficiency during proteoid root development in white lupin // Planta. – 1999. – Vol. 208, № 4. – P. 373–382. 380.Nieboer E., Richardson D.H.S., Tomassini F.D. Mineral uptake and release by lichens: an overview // Briologist. – 1978. – Vol. 81, № 2. – P.226–246. 381.Nimis P.L. Purvis O.W. Monitoring lichens as indicators of pollution: An introduction // Monitoring with Lichens – Monitoring Lichens. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 7–10. 382.Noeske O., Lange O.L., Vieweg G.H., Ziegler H. Konzentration und lokalisierung von Schwermetallen in Flechten der Erzschlackenhalden des Harzes // Deutsche Botanische Gesellschaft Neue Folge. – 1970. – Vol. 4. – P. 67–79. 383.Partridge E. Origins: A short etymological dictionary of modern English (1 ed., p. 1773): Routledge. – 1997. 384.Pathan A.K., Bond J., Gaskin R.E. Sample preparation for SEM of plants surfaces // Materials today, Electron microscopy special issue. – 2009. – Vol. 12. – P. 32–43. 385.Petibois C., Rigalleau V., Melin A.M., Perromat A., Cazorla G., Gin H., Deleris G. Determination of glucose in dried serum samples by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy // Clinical chemistry. – 1999. – Vol. 45, №. 9. – P. 1530–1535. 386.Prieto H.G.M. Edwards M.R.D. Seaward M.R.D. Fourier Transform-Raman Spectroscopic study of lichen strategies on granite monuments // Geomicrobiology Journal. – 2000. – Vol. 17, iss. 1. – P. 55– 60. 387.Puckett K.J. Bryophytes and lichens as monitors of metal deposition // Lichens, Bryophytes and Air Quality. T.N. Nash, V. Wirth – eds. J. Cramer, Berlin-Stuttgart. – 1988. – S. 231–267. 388.Puckett K.J. The effect of heavy metals on some aspects of lichen physiology // Canad. J. Bot. – 1976. – Vol. 54. – P. 2695–2703. 389.Purvis O. W., Pawlik-Skowronska B. Lichens and metals. In M. S. Simon V. Avery & W.Pieter Van (Eds.), British Mycological Society Symposia Series, 2008. – Vol. 27. – P. 175–200. Academic Press. 390.Purvis O.W. Lichens. Natural History Museum, London. Smithsonian Institution, Washington D.C. – 2000. – 112 p. 249 391.Purvis O.W. The occurrence of copper oxalate in lichens growing on copper sulphidebearing rocks in Scandinavia // Lichenologist. – 1984. – Vol. 16, № 2. – P. 197–204. 392.Purvis O.W., Halls C. Areview of lichens in metal-enriched environments // Lichenologist. – 1996. – Vol. 28, № 6. – P. 571–601. 393.Quevauviller P., Herzig R., Muntau H. Certified reference material of lichens (CRM-482) for the quality control of trace element biomonitoring // Sci. Total Environ. – 1996. – Vol. 187, № 2. – P. 143–152. 394.Raab T.K., Martin M.C, Visualizing rhizosphere chemistry of legumes with mid-infrared synchrotron radiation // Planta. – 2001. – Vol. 213, № 5. – P. 881–887. 395.Rademaker M. Lichens. Dermatology: Clinical & Basic Science [http://dx.doi.org/10.1201/9781420048391.ch22 doi:10.1201/9781420048391.ch22]. - 1999. 396.Rao, K.G. Sarma K.G., Seshadri S.T.R. The ultraviolet and infrared spectra of some lichen depsides and depsidones roceedings // Mathematical Sciences. – 1966. – Vol. 66, № 1. – Р. 1–14. 397.Richardson D.H. S., Shore M., Hartree R., Richardson R.M. The use of X-ray fluorescence spectrometry for the analysis of plants, especially lichens, employed in biological monitoring // Science of the total environment. – 1995. – V. 176, №1-3. – P. 97–105. 398.Richardson D.H.S. Pollution monitoring with lichens. Richmond: Richmond Publishing Co. LTD, 1992. – 76 p. 399.Rissanen K., Rahola T. Radiocesium in lichens and reindeer after the Chernobyl accident // Rangifer. – 1990. – Special Issue, № 3. – P. 55–61. 400.Roach J., Musser S.M., Morehouse K., Woo J.Y. Determination of Usnic Acid in Lichen Toxic to Elk by Liquid Chromatography with Ultraviolet and Tandem Mass Spectrometry Detection// J. Agric. Food Chem. – 2006. – V.54. – P. 2484 – 2490. 401.Rose C.I., Hawksworth D.L. Lichen recolonization in London's cleaner air // Nature. – 1981. – Vol. 289, № 5795. – P.289–292. 402.Roser D.J., Melick D.R., Seppelt R.D. Reductions in the polyhydric alcohol content of lichens as in indicator of environmental pollution // Antarctic Science. – 1992. – Vol. 4, № 3. – P. 185–189. 403.Rusu A. M. Sample preparation of lichens for elemental analysis // Monitoring with Lichens – Monitoring Lichens. – Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 305–309. 404.Salomon H. Űber das Vorkommen und die Aufnahme einiger wichttiger Näahrasalze bei den Flechten // Jahrb. F. wissensch. Bot. – 1914. – Bd. 54. – S. 309–354. 405.Sansone U., Danesi P.R., Barbizzi S., Belli M., Campbell M., Gaudino S., Jia G.G., Ocone R., Pati A., Rosamilia S., Stellato L. Radioecological syrvey et selected sites hit by depleted uranium ammunitions during the 1999 Kosovo Conflict // Sci. Total Environ. – 2001. – Vol. 281, № 1-3. – P. 23–25. 250 406.Sanz M. J., Gries C., Nash T.N. Dose-response relationships for SO2 fumigations in the lichens Evernia prunastry (L.) Ach. And Ramalina fraxinea (L.) Ach. // New Phytologist. – 1992. – Vol. 122. – P. 313–319. 407.Scott M. G., Hutchinson T.C. Experiments and observations on epiphytic lichens as early warning sentinels of forest decline // Biologic markers of air-pollution stresses and damage in forests. – Washington, 1989. – P. 205–215. 408.Scott M. G., Hutchinson T.C. The use of lichen grouth abnormalities as an early warning indicator of forest dieback // Environmental monitoring and assessment. – 1990. – Vol. 15. – P. 213– 218. 409.Seaward M.R.D. Contribution of lichens to ecosystems // CRC Handbook of Lichenology. M. Galun – ed. CRC Press Inc., Boca Raton. – 1988. – Vol. 2 – P. 107–129. 410.Seaward M.R.D. Lichen ecology in the Scunthorpe heathlands. 1. Mineral accumulation // Lichenologist. – 1973. – Vol. 5. – P. 423 – 433. 411.Seaward M.R.D. Lichens, silent witnesses of the Chernobyl disaster. – Bradford: University of Bradford, 1992. – 14 p. 412.Senhou A., Chouak A., Cherkaoui R., Moutia Z., Lferde M., Elyahyaoui A., Khoukhi T., Bounakhla M., Embarche K., Ayrault S., Moskura M. Sensitivity of biomonitors and local variations of element concentrations in air pollution biomonitoring // J. of radioanalytical and nuclear chemistry. – 2002. – V. 254, №2. – P. 343 – 349. 413.Sernader R. Stockholms nature. – Uppsala, 1926. – 189 p. 414.Seshadri T.R., Mittal O.P. Chemistry of lichenin and isolichenin // J. Sci. And. Res. – 1954. – Vol. 13, № 4. – P. 174–177. 415.Skorepa A.C., Vitt D.H. A quantitative study of epiphytic lichen vegetation in relation to SO2 pollution in western Alberta: Information report NOR-X-161. – Edmonton, 1976. – 26 p. 416.Skye E. Lichens and air pollution. A study of cryptogamic epiphytes and environment in Stockgolm region // Acta Phytogeoegr. – Suecica, 1968. –Vol. 52. – P. 1-123. 417.Sloof J.E. Lichens as quantitative biomonitors for atmospheric trace-element deposition, using transplants // Atmospheric Environment. – 1995. – Vol. 29, №1. – P. 11-20. 418.Smith D.C. The physiology of Peltigera polydactyla (Nock.) Hoffm. Lichenologist, 1961. – №1. – № 5. 419.Smith D.C. Studies in the physiology of lichens. 3.3. Experiments with dissected discs of Peltigera polydactyla // Ann. Bot. – 1960. – Vol. 24. – P. 186–199. 420.Sokolowski F., Modler A.J., Masuch R., Zirwer D., Baier M., Lutsch G., Moss D.A., Gast K., Naumann D. Formation of critical oligomers is a key event during conformational transition of 251 recombinant syrian hamster // Jour. of biolog. chemistry. – 2003. – Vol. 278, No. 42. – P. 40481– 40492. 421.Staxäng B. Acidification of bark of some deciduous trees. Oikos. – 1969. – Vol.20. – P. 224– 230. 422.Stehfest K., Boese M., Kerns G., Piry A., Wilhelm C. Fourier transform infrared spectroscopy as a new tool to determine rosmarinic acid in situ // Jour. Plant Physiol. – 2003. – Vol. 9. – С. 78–86. 423.Stringer P.W., Stringer M.H.L. Air pollution and the distribution of epiphytic lichens and bryophytes in Winnipeg, Manitoba // Bryologist. – 1974. – Vol. 77, № 3. – P. 405–426. 424.Thomas W., Rühling A., Simon H. Accumulation of airborne pollutants (PAN, chlorinated hydrocarbons, heavy metals) in various plant species and humus // Environ Pollut. Ser. A. – 1984. – Vol. 36. –P. 295–310. 425.Tobler F. Biologic der Flechten. Berlin: Borntraeger, 1925. – 265 p. 426.Trotet G. Recherches sur la nutrition des lichens. Premiers resultants // Rev. Bryol. et Lichenol. 1968-1969 (1970). Vol. 36, № 3-4. – P. 733–736. 427.Tyler G. Uptake, retention and toxicity of heavy metals in lichens – a brief review // Water, Air and Soil Pollution. –1989. – Vol. 47, № 3–4. P. 321–333. 428.Ugur A., Ozden B., Sac M.M., Yener G., Altmbas U., Kurucu Y., Bolca M. Lichenes and mosses for cjrrelation between trace elements and 210 Po in the areas near coal-fired power plant at Yatagan, Turkey // J. of radioanalytical and nuclear chemistry. – 2004. – V. 259, №1. – P. 87 – 92. 429.Van der Eerden L., de Vries W., van Dobben H. Effects of ammonia deposition on forests in the Netherlands // Atmosph Environ. – 1998. – Vol. 32, № 3. – P. 525–532. 430.Van Dobben H.F., ter Braak C.J.F. Ranking of epiphytic lichen sensitivity to air pollution using survey data: a comparison of indicator scales // Lichenologist. – 1999. – Vol. 31, № 1. – P. 27– 39. 431.Van Haluwyn C., Van Herk C.M. Bioindication: The community approach // Monitoring with Lichens - Monitoring Lichens. – Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. – P. 39–64. 432.VDI (Verein deutsher Ingeniure)-Richtlinien Messen von Immisionswirkungen, Ermittlund und Beurteilung phytotoxischer Wirkungen von Immissionen mit Flechten. Flechtenkartierung zur Ermittlung der Luftgütewertes (LCW) // VDI 3799, 1995. – Blatt 1/Part. 1. – S. 1–25. 433.Villar S.E.J., Edwards H.G.M., Seaward M.R.D. Raman spectroscopy of hot desert, high altitude epilithic lichens // Analyst. – 2005. – Vol. 130. – P. 730–737. 434.Villeneuve J. P., Cattini C., Holm E. Transfer of chlorinated hydrocarbons in the food-chain lichen-reindeer-man // Chemosphere. – 1985. – Vol. 14, № 11-1. – P. 1651–1658. 435.Villeneuve J. P., Holm E. Atmosphheric background of chlorinated hydrocarbons studied in Swedish Lichens // Chemosphere. – 1984. – Vol. 13. – P. 1133–1138. 252 436.Wirth V. Phytosociological approaches to air pollution monitoring with lichens // Lichens, bryophytes and air quality. T.N. Nash, V. Wirth eds. J. Cramer, Berlin-Stuttgart, 1988. – P. 97–107. 437.Wiseman R.D., Wadleigh M.A. Lichen response to changes in atmospheric sulphur: isotopic evidence //Environ. Pollut. – 2002. – Vol. 116, № 2. – P. 235–241. 253