medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2018-97-9-819-824medlit-635Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEСанитарно-защитные насаждения лиственницы Сукачёва (Larix sukaczewii Dyl.) в условиях загрязнения стерлитамакского промышленного центра: состояние и особенности накопления тяжёлых металловSanitary and protective Larix sukaczewii dyl. stand in the pollution conditions of the Sterlitamak industrial center: status and peculiarities of accumulation of heavy metalhttps://orcid.org/0000-0001-5729-3754ГиниятуллинРафак ХизбуллиновичGiniyatullinRafak Kh.

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. лесоведения ФГБУН «Уфимский Институт биологии Российской академии наук».

e-mail: smu@anrb.ru 

MD, Ph.D., Senior Researcher of the Laboratory of Forestry Ufa Institute of Biology of the Russian Academy of Sciences, Ufa, 450054, Russian Federation.

e-mail: smu@anrb.ru 

smu@anrb.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7721-2453КулагинА. А.KulaginA. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6341-3502ЗайцевГ. А.ZaitsevG. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1249-7328БактыбаеваЗ. Б.BaktybaevaZ. B.noemail@neicon.ruФГБУН «Уфимский Институт биологии Российской академии наук»Ufa Institute of Biology of the Russian Academy of SciencesФГБУН «Уфимский Институт биологии Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы»Ufa Institute of Biology of the Russian Academy of Sciences; M. Akmulla Bashkir State Pedagogical UniversityФБУН «Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека»Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology201820102020979819824Copyright © Гиниятуллин Р.Х., Кулагин А.А., Зайцев Г.А., Бактыбаева З.Б., 20202020Гиниятуллин Р.Х., Кулагин А.А., Зайцев Г.А., Бактыбаева З.Б.Giniyatullin R.K., Kulagin A.A., Zaitsev G.A., Baktybaeva Z.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/635Введение

Введение. Представлены материалы по распределению тяжёлых металлов в органах лиственницы Сукачёва (Larix sukaczewii Dyl.) в условиях загрязнения промышленного центра г. Стерлитамака.

Материал и методы

Материал и методы. С помощью атомно-абсорбционного метода определялось содержание меди, свинца и кадмия в почвенном покрове, хвое, ветвях и корнях у здоровых и ослабленных деревьев лиственницы.

Результаты

Результаты. В условиях промышленного загрязнения относительное жизненное состояние насаждений лиственницы оценивается как ослабленное (LN = 74,25%), в зоне контроля как здоровое (LN = 84,75%). У ослабленных деревьев с увеличением концентрации металлов в почвах и корнях отмечается увеличение концентрации металлов в надземных органах, а у здоровых деревьев больше депонируется в корнях.

Обсуждение

Обсуждение. Высокое содержание тяжёлых металлов в почве приводит к перераспределению корненасыщенности почвы поглощающими корнями, что проявляется в снижении биомассы корней в верхних, наиболее загрязнённых слоях почвы, а также негативно отражается на жизненном состоянии древостоев за счёт уменьшения густоты кроны и увеличения на стволах доли мёртвых и отмирающих ветвей.

Выводы

Выводы. В условиях загрязнения лиственница способна активно поглощать и депонировать значительное количество Cu, Cd и Pb, тем самым ограничивая их распространение в окружающей среде.

Introduction

Introduction. Materials on the distribution of heavy metals in the organs of Larix sukaczewii Dyl. are presented in the conditions of the pollution of the industrial center of Sterlitamak.

Material and methods

Material and methods. Using the atomic absorption method, the content of copper, lead, and cadmium in the soil cover, needles, branches, and roots was determined in healthy and weakened larch trees.

Results

Results. Under conditions of the industrial pollution, the relative life condition of larch stands is estimated as «weakened» (LN = 74.25%), in the control zone as «healthy» (LN = 84.75%). Weakened trees with increasing metal concentrations in soils and roots show an increase in the concentration of metals in the aerial organs, and in healthy trees, it is more deposited in the roots.

Discussion

Discussion. The high content of heavy metals in the soil leads to a redistribution of the root-saturation of the soil with absorbing roots, which is manifested in a decrease in the biomass of the roots in the upper, most contaminated soil layers, and also negatively affects the vital state of the trees by decreasing the density of the tree crown and increasing the share of dead and dying branches on the trunks.

Conclusion

Conclusion. Under conditions of contamination, larch is able to actively absorb and deposit a significant amount of Cu, Cd, and Pb, thereby limiting their distribution in the environment.

лиственница Сукачёвамедьсвинецкадмийотносительное жизненное состояниепоглощающие корнипромышленное загрязнениеLarix sukaczewii Dylcopperleadcadmiumrelative life stateabsorbing rootsindustrial pollutionReferencesКоломыц Э.Г., Розенберг Г.С., Глебова О.В., Сурова Н.А., Сидоренко М.В., Юнина В.П. Природный комплекс большого города: Ландшафтно-экологический анализ. М.: Наука; 2000Kolomits E.G., Rozenberg G.S., Glebova O.V., Surova N.A., Sidorenko M.V., Yunina V.P. The natural complex of a large city: Landscape-ecological analysis. M.: Nauka; 2000. (In Russian)Foy C.D., Chaney R.L., White M.C. The physiology of metal toxicity in plants. Annual Review of Plant Physiology. 1978; (29): 511-566. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.29.060178.002455Foy C.D., Chaney R.L., White M.C. The physiology of metal toxicity in plants. Annual Review of Plant Physiology. 1978; (29): 511–566. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.29.060178.002455Павлов И.Н. Древесные растения в условиях техногенного загрязнения. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН; 2005Pavlov I.N. Woody plants in conditions of technogenic pollution Ulan-Ude: BNTs SO RAN; 2005. (In Russian)Kalinovic T.S., Serbula S.M., Radojevic A.A., Kalinovic J.V., Steharnik M.M., Petrovic J.V. Elder, linden and pine biomonitoring ability of pollution emitted from the copper smelter and the tailings ponds. Geoderma. 2015; (262): 266-275. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.027Kalinovic T.S., Serbula S.M., Radojevic A.A., Kalinovic J.V., Steharnik M.M., Petrovic J.V. Elder, linden and pine biomonitoring ability of pollution emitted from the copper smelter and the tailings ponds Geoderma. 2015; (262): 266–275. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.027Pająk M., Halecki W., Gąsiorek M. Accumulative response of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and silver birch (Betula pendula Roth) to heavy metals enhanced by Pb-Zn ore mining and processing plants: Explicitly spatial considerations of ordinary kriging based on a GIS approach. Chemosphere. 2016; (168): 851-859. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.10.125Pająk M., Halecki W., Gąsiorek M. Accumulative response of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and silver birch (Betula pendula Roth) to heavy metals enhanced by Pb-Zn ore mining and processing plants: Explicitly spatial considerations of ordinary kriging based on a GIS approach. Chemosphere. 2016; (168): 851–859. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.10.125Галиулин Р.В. Инвентаризация и рекультивация почвенного покрова агроландшафтов, загрязненного различными химическими веществами. 1. Тяжелые металлы. Агрохимия. 1994; (7-8): 132-143.Galiulin R.V. Inventory and reclamation of the soil cover of agrolandscapes contaminated with various chemicals. 1. Heavy metals Agrokhimiya. 1994; (7–8): 132–143. (In Russian)Байсеитова Н.М., Сартаева Х.М. Фитотоксичное действие тяжелых металлов при техногенном загрязнении окружающей среды. Молодой ученый. 2014; (2): 382-384.Bayseitova N.M., Sartaeva H.M. Phytotoxic effect of heavy metals in technogenic pollution of the environment Molodoy uchenyy. 2014; (2): 382–384. (In Russian)Chropeňová M., Gregušková E.K., Karásková P., Přibylová P., Kukučka P., Baráková D. et al. Pine needles and pollen grains of Pinus mugo Turra - A biomonitoring tool in high mountain habitats identifying environmental contamination. Ecological Indicators. 2016; (66): 132-142. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.01.004Chropeňová M., Gregušková E.K., Karásková P., Přibylová P., Kukučka P., Baráková D. et al. Pine needles and pollen grains of Pinus mugo Turra – A biomonitoring tool in high mountain habitats identifying environmental contamination Ecological Indicators. 2016; (66): 132–142. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.01.004Chrzan A. Necrotic bark of common pine (Pinus sylvestris L.) as a bioindicator of environmental quality. Environmental Science and Pollution Research. 2015; (22): 1066-1071. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3355-0Chrzan A. Necrotic bark of common pine (Pinus sylvestris L.) as a bioindicator of environmental quality. Environmental Science and Pollution Research. 2015; (22): 1066–1071. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3355-0Matin G., Kargar N., Buyukisik H.B. Bio-monitoring of cadmium, lead, arsenic and mercury in industrial districts of Izmir, Turkey by using honey bees, propolis and pine tree leaves. Ecological Engineering. 2016; (90): 331-335. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.01.035Matin G., Kargar N., Buyukisik H.B. Bio-monitoring of cadmium, lead, arsenic and mercury in industrial districts of Izmir, Turkey by using honey bees, propolis and pine tree leaves. Ecological Engineering. 2016; (90): 331–335. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.01.035Prasad M.N.V. Cadmium toxicity and tolerance in vascular plants. Environmental and Experimental Botany. 1995; (35): 525-545. https://doi.org/10.1016/0098-8472(95)00024-0Prasad M.N.V. Cadmium toxicity and tolerance in vascular plants. Environmental and Experimental Botany. 1995; (35): 525–545. https://doi.org/10.1016/0098-8472(95)00024-0Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants. Biochimie. 2006; (88): 1707-1719. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2006.07.003Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants Biochimie. 2006; (88): 1707–1719. https://doi.org/10.1016/.biochi.2006.07.003Fernández-Calviño D., Cutillas-Barreiro L., Paradelo-Núñez R., Nóvoa-Muñoz J.C., Fernández-Sanjurjo M.J., Álvarez-Rodríguez E. et al. Heavy metals fractionation and desorption in pine bark amended mine soils. Journal of Environmental Management. 2017; (192): 79-88. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.01.042ernández-Calviño D., Cutillas-Barreiro L., Paradelo-Núñez R., Nóvoa-Muñoz J.C., Fernández-Sanjurjo M.J., Álvarez-Rodríguez E et al Heavy metals fractionation and desorption in pine bark amended mine soils Journal of Environmental Management. 2017; (192): 79–88. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.01.042Campos I., Abrantes N., Keizer J.J., Vale C., Pereira P. Major and trace elements in soils and ashes of eucalypt and pine forest plantations in Portugal following a wildfire. Science of The Total Environment. 2016; (572): 1363-1376. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.190Campos I., Abrantes N., Keizer J.J., Vale C., Pereira P. Major and trace elements in soils and ashes of eucalypt and pine forest plantations in Portugal following a wildfire. Science of The Total Environment. 2016; (572): 1363–1376. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.190Артомонов В.И. Растения и чистота природной среды. М.: Наука; 1986.Artomonov V.I. Plants and cleanliness of the natural environment. M.: Nauka; 1986. (In Russian)Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.: Наука; 1974.Kulagin Yu.Z. Woody plants and industrial environment. M.: Nauka; 1974. (In Russian)Кулагин А.А., Зайцев Г.А. Лиственница Сукачева в экстремальных лесорастительных условиях Южного Урала. М.: Наука; 2008.Kulagin A.A., Zaitsev G.A. Sukachev`s larch in the extreme forest-growing conditions of the Southern Urals. M.: Nauka; 2008. (In Russian)Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2015 году. Уфа: МПЭ РБ, Башкирская издательская компания; 2016.State report on the state of natural resources and the environment of the Republic of Bashkortostan in 2015. Ufa: MPE RB, Bashkirskaya izdatel’skaya kompaniya; 2016.Андреева Е.Н., Баккал И.Ю., Горшков В.В., Лянгузова И.В., Мазная Е.А., Нешатаев В.Ю. и др. Методы изучения лесных сообществ. СПб.: НИИХимии СпбГУ; 2002.Andreeva E.N., Bakkal I.Yu., Gorshkov V.V., Lyanguzova I.V., Maznaya E.A., Neshataev V.Yu. et al. Methods of studying forest communities. SPb.: NIIKhimii SpbGU; 2002. (In Russian)Titus S.J. Manual of forest measurements and sampling. Course prospectus and session PowerPoint slides. Department of renewable resources. University of Alberta; 2004Titus S.J. Manual of forest measurements and sampling. Course prospectus and session PowerPoint slides. Department of renewable resources. University of Alberta; 2004.Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев. Лесоведение. 1989; (4): 51-57.Alekseev V.A. Diagnostics of the vital state of trees and stands. Lesovedenie. 1989; (4): 51–57. (In Russian)Бебия С.М. Дифференциация деревьев в лесу, их классификация и определение жизненного состояния древостоев. Лесоведение. 2000; (4): 35-43.Bebiya S.M. Differentiation of trees in the forest, their classification and determination of the vital state of stands Lesovedenie. 2000; (4): 35–43. (In Russian)Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Техносфера; 2009.Pupyshev A.A. Atomic Absorption Spectral Analysis. M.: Tekhnosfera; 2009. (In Russian)Hayes C. Atomic Spectroscopy, Forestry and Wood Products Applications. Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition). Elsevier; 2017: 96-104. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803224-4.00153-9Hayes C. Atomic Spectroscopy, Forestry and Wood Products Applications Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition). Elsevier; 2017: 96–104. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803224-4.00153-9Hill S.J., Fisher A.S. Atomic Absorption, Methods and Instrumentation. Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition). Elsevier; 2017: 37-43. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803224-4.00099-6Hill S.J., Fisher A.S. Atomic Absorption, Methods and Instrumentation Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition). Elsevier; 2017: 37–43. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803224-4.00099-6Красильников П.К. Методика полевого изучения подземных частей растений (с учетом специфики ресурсоведческих исследований). Л.: Наука; 1983. 29. Дылис Н.В. Сибирская лиственница. Материалы к систематике, географии и истории. М.: МОИП, 1947Krasilnikov P.K. Method of field study of underground parts of plants (taking into account the specific nature of resource research). L.: Nauka; 1983. (In Russian)Böhm W. Methods of studying root systems. Ecological Studies, Vol.33. Berlin: Springer Verlag; 1979. https://doi.org/10.1007/978-3-642-67282-8Böhm W. Methods of studying root systems. Ecological Studies, Vol.33. Berlin: Springer Verlag; 1979. https://doi.org/10.1007/978-3-642-67282-8Smit A.L., Bengough A.G., Engels C., M. van Noordwijk, Pellerin S., S. C. van de Geijn, eds. Root Methods: A Handbook. Berlin Heidelberg: Springer Press; 2000. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04188-8Smit A.L., Bengough A.G., Engels C., M. van Noordwijk, Pellerin S., S. C. van de Geijn, eds. Root Methods: A Handbook. Berlin Heidelberg: Springer Press; 2000. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04188-8Dylis N.V. Siberian larch. Materials for taxonomy, geography and history. M.: MOIP, 1947. (In Russian)Dylis N.V. Siberian larch. Materials for taxonomy, geography and history. M.: MOIP, 1947. (In Russian)Путенихин В.П., Фарукшина Г.Г., Шигапов З.Х. Лиственница Сукачева на Южном Урале: изменчивость и популяционно-генетическая структура. М.: Наука, 2004Putenihin V.P., Farukshina G.G., Shigapov Z.H. Sukachev`s larch in the Southern Urals: variability and population-genetic structure. M.: Nauka, 2004. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.