Головна /Архів /2020, Том 16 /16(4) /Спектрометричний експрес-метод біоіндикації паркових екосистем

Спектрометричний експрес-метод біоіндикації паркових екосистем

ЗаголовокСпектрометричний експрес-метод біоіндикації паркових екосистем
Тип публікаціїJournal Article
Year of Publication2020
АвториНебесний, ВБ, Гродзинська, ГА, Самчук, АІ, Дугін, СС, Гончар, ГЮ
Short TitleNauka innov.
DOI10.15407/scin16.04.078
Об'єм16
Проблема4
РубрикаНауково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Pagination78-86
МоваУкраїнська
Анотація
Вступ. Паркові зони виконують природоохоронні та рекреаційні функції в урбосередовищі, що знаходиться 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.
Ключові словаTaraxacum officinale F.H.Wigg., біоіндикація, важкі метали, паркові екосистеми, спектральні відбивні характеристики
Посилання
1. Біоіндикація стану техногенного забруднення м. Києва: методичні підходи: монографія / за  ред. О .П. Дмитрієва. Київ: Наш формат, 2016. 122 с.
2. Дідух Я.П. Основи біоіндикації. Київ: Наукова думка, 2012. 344 с.
3. Iqbal M.Z., Shafig М., Qamar Zaidi S., Athar M. Effect of automobile pollution on chlorophyll content of roadsideurban trees. Global J. Environ. Sci.Manage. 2015. V. 1, no. 4. P. 283–296. doi: 10.7508/gjesm.2015.04.003
4. Бурда Р.И., Голивец М.А., Петрович О.З. Чужеродные виды во флоре природно-заповедного фонда равнинной части Украины. Рос. журн. биол. инвазий. 2014. № 4. С. 1–29.
5. Самчук А.І., Кураєва І.В., Гродзинська Г.А., Вовк К.В., Войтюк Ю.Ю., Злобіна К.С., Стадник В.О., Огар Т.В., Небесний В.Б., Гончар Г.Ю. Важкі метали в об’єктах довкілля Київського мегаполісу: монографія / ред. А.І. Самчук, І.В. Кураєва. Київ: Наш формат, 2019. 164 с.
6. Кондратьев К.Я., Федченко П.П. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982. 216 с.
7. Nebesnyy V.B., Dubyna D.V., Prokopenko V.F., Shelyag-Sosonko Y.R. Distribution of heavy metals accumulated in Phragmites australis in delta zones of the northern Black Sea coast. Hydrobiological Journal. 1993. V. 29. P. 9–21.
8. Леванчук А.В., Копытенкова О.И., Нехорошев А.С., Гайко И.И. Метод контроля качества среды обитания в мегаполисе. Успехи современного естествознания. 2005. № 9. С. 59–61. 
9. Андреева А.В., Бузников А.А., Скрябин С.В., Тимофеев А.А., Алексеева-Попова Н.В., Беляева А.И. Исследование характера изменения оптических характеристик растительности под воздействием тяжелых металлов для разработки метода дистанционной диагностики загрязнения. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из Космоса. 2007. T. 4, № 2. С. 175–182.
10. Khavaninzadeh A.R., Veroustraete F., Buytaert J.A.N., Dirckx J., Samson R. Assessing urban habitat quality using spectral characteristics of Tilia leaves. Environ. Pollut. 2013. V. 178. P. 7–14. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2013.02.021.
11. Khavaninzadeh A.R., Veroustraete F., Buytaert J.A.N., Samson R.  Leaf injury symptoms of Tilia sp. as an indicator of urban habitat quality. Ecological indicators. 2014. No. 41. P. 58–64.
12. Сурин В.Г. Активные оптические тестеры для информационного обеспечения точного земледелия, точного животноводства и экологической безопасности. Агрофизика. 2011. № 2. С. 39–49.
13. Небесний В.Б., Гродзинська А.А. Оцінка техногенного забруднення м. Києва за спектральними відбивними характеристиками листків Tilia cordata (Tiliaceae). Укр. Ботан. журн. 2015. Т. 72, № 2. С. 116–121. 
14. Небесний В.Б., Гродзинська А.А., Гончар Г.Ю. Використання спектрофотометричного методу для оцінки екологічного стану урбанізованих територій міста Києва. Вісник НАН України. 2016. № 8. С. 59–67.
15. Nebesnyi V.B., Grodzinskaya А.A., Gonchar A.Yu., Konyakin S.M., Schur K.Yu. The use of Tilia cordata Mill. as bioindicator for the evaluation of the ecological state of Kyiv urbanized areas (Ukraine). Journal of Medicinal Plants Studies. 2016. V. 4, no. 3. P. 277–282.
16. Никольский В.И. Одуванчик как возможный объект фенологического мониторинга природных экосистем. Проблемы устойчивости биологических систем: тез. докл. всесоюзн. школы. Харьков, 1990. С. 99–101.
17. Стволинская Н.С. Жизнеспособность Taraxacum officinale Wigg. в популяциях города Москвы в связи с автотранспортным загрязнением. Экология. 2000. № 2. С. 147–150.
18. Пестова Л.В., Рязанцева О.В. Биоиндикация автотранспортого загрязнения городских территорий. Ползуновский вестник. 2004. № 2. С. 87–94.
19. Nebesnyi V., Grodzinskaya A., Dugin S. Using Remote Sensing Methods in Bioindication of Urban Ecosystems. Abstract eBook: The 4rd International Symposium on EuroAsian Biodiversity 2018 (03-06 July 2018, Kiev). Kiev. 2018. P. 421.
20. Nebesnyi V.B., Grodzinskaya A.A., Samchuk A.I. Bioindication of pollution by heavy metals of parking ecosystems of Kiev. Proceedings of the XI International biogeochemical school: Biogeochemistry –the scientific basis for sustainable development and protection of human health (13-15 June 2019, Tula) Tula Russia: TSPU, 2019. V. 2. P. 71–74. 
21. Тимофеев А.А. Исследование и разработка метода и аппаратно-программного комплекса для дистанционной оценки загрязнения индикаторных видов растительности тяжелыми металлами: автореф. дис. …канд. техн. наук: 05.11.07. Санкт-Петербург, 2009. 18 с. 
22. Черепанов А.С., Дружинина Е.Г. Спектральные свойства растительности и вегетационные индексы. Геоматика. 2009. № 3. С. 28–32.
23. Roberts D., Roth K., Perroy R. Hyperspectral vegetation indices: Hyperspectral Remote Sensing of Vegetation. CRC Press, Boca Raton, FL, US, 2011. P. 309–328. 
24. Якимчук В.Г., Ліщенко Л.П., Суханов К.Ю., Порушкевич А.Ю. Застосування спектральних індексів спектрограм листя дерев для оцінки екологічних умов їхнього росту в м. Києві. Український журнал дистанційного зондування Землі. 2015. № 5. С. 4–14.
25. Index Data Base: A data base for remote sensing indices: List of available Indices. Germany.
URL: https://www.indexdatabase.de/db/i.php  (дата звернення: 27.12.2019).
26. Пономаренко О.М., Самчук А.І., Красюк О.П., Макаренко Т.І., Антоненко О.Г. Аналітичні схеми пробопідгготовки гірських порід та мінералів і визначення в них мікроелементів методом мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою (ISP-MS). Мінералогічний журнал. 2008. № 4. С. 97–103.
27. Grodzinskaya A.A., Nebesnyi V.B., Samchuk A.I., Honchar H.Yu. Radiocesium (137Cs) and Mineral Elements in Culinary-Medicinal Mushrooms from the Southern Outskirts of Kyiv, Ukraine. International Journal of Medicinal Mushrooms. 2019. V. 21, no. 1. P. 71–77. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.2018029583