Спектрометричний експрес-метод біоіндикації паркових екосистем

Abstract

Вступ. Паркові зони виконують природоохоронні та рекреаційні функції в урбосередовищі, що знахо- диться під впливом інтенсивного техногенного навантаження. Проблематика. Глобальне зниження якості повітря, збільшення кількості токсичних викидів та відходів потребує проведення постійного моніторингу стану довкілля, орієнтованого, в першу чергу, на біотичні показники. Мета. Оцінка стану техногенного забруднення паркових екосистем м. Києва за спектральними характеристиками листків біоіндикаторного виду Taraxacum officinale та вмістом важких металів в них та в ґрунтах з місцезростань. Матеріали й методи. Метод спектрофотометрії для дослідження спектральних характеристик листків T. оfficinale; метод мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою (ICP-MS) — для визначення вмісту Cu, Pb, Zn, Mn, Ni, Cr у листках та ґрунтах з локалітетів; статистичні методи. Результати. Показано середній рівень кореляційних зв’зків (0,50—0,69) між вегетаційними індексами R₅₅₀/R₄₈₅, R₅₅₀/R₆₂₀, R₄₅₀/R₇₃₅, NDVI, RESV, SI та вмістом Cu, Pb, Mn у листках й Pb і Mn — у ґрунтах, та високий ступінь зв’язків (0,75—0,87) між індексами R₄₅₀/R₇₃₅, NDVI, RESV, LCI та вмістом Zn і Cr у листках та ґрунтах. Встановлено чітку тенденцію зростання вмісту важких металів в напрямку від центральних частин паркових зон, до периферійних, що зазнають інтенсивного впливу транспортного навантаження. Найбільш забрудненим визначено Маріїнський парк. Високі рівні вмісту важких металів Cu, Pb і Cr виявлені також в ґрунтах і листках рослин парку Київського політехнічного інституту. Найменший рівень забруднення має парк «Феофанія». Висновки. Застосовані вегетаційні індекси рекомендовано як для експрес-оцінки стану природних і міських екосистем, так і для інтерпретації супутникових зображень з метою зонування та визначення ступеню техногенного забруднення. Використання спектрофотометричного методу для біоіндикації є перспективним завдяки швидкості отримання результатів, широті охоплення територій та низькій собівартості.

Introduction. Park areas perform conservational and recreational functions in an urban environment that is under the influence of intense manmade load. Problem Statement. The global decline in air quality, the augmentation of toxic emissions and industrial wastes, require constant monitoring of the environment, which must be focused primarily on biotic parameters. Purpose. Estimation of the manmade pollution of park ecosystems of Kyiv according to the spectral characteristics of leaves of the bioindicator species Taraxacum officinale F.H. Wigg., and the content of heavy metals in them and in the soils. Materials and Methods. Spectrophotometry method for studying the spectral characteristics of T. officinale leaves; induction-coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method for measuring the content of Cu, Pb, Zn, Mn, Ni, Cr in leaves and soils from localities; statistical methods. Results. The average level of correlations (0.50—0.69) between vegetation indices R₅₅₀/R₄₈₅, R₅₅₀/R₆₂₀, R₄₅₀/R₇₃₅, NDVI, RESV, SI and Cu content is shown, Pb, Mn in leaves and Pb and Mn — in soils, and a high degree of correlation (0.75—0.87) between the indices R₄₅₀/R₇₃₅, NDVI, RESV, LCI and the content of Zn and Cr in leaves and soils. There is a clear trend of increasing the content of heavy metals in the direction from the central parts of the park areas to the peripheral ones, which are intensively affected by traffic. The most polluted is the Mariinsky Park. High levels of heavy metals Cu, Pb and Cr were also found in the soils and leaves of the park of the Kyiv Polytechnic Institute. The lowest level of pollution is in the Feofaniya park. Conclusions. The discussed vegetation indices are recommended both for rapid assessment of the state of natural and urban ecosystems, and for interpretation of satellite images for zoning and to determine the degree of man-made pollution. The use of the spectrophotometric method for bioindication is promising due to a high speed of obtaining results, a wide coverage, and a low cost.