В статье приведены результаты сравнительного химического анализа и анализа методом биотестирования проб снегового покрова Московского района г. Санкт-Петербург. Выявлена корреляция между содержанием оксида азота, диоксида азота и ростом, и развитием растений. Избыточная концентрация оксида азота и диоксида азота в атмосферных осадках негативно влияет на всхожесть семян, замедляет рост и развитие корневой системы растений, что приводит к уменьшению массы проростков и их нежизнеспособности.

Ключевые слова: атмосферные осадки, снеговой покров, антропогенная среда, загрязнение атмосферы, геоэкология

The article presents the results of comparative chemical analysis and biotesting of snow cover samples from the Moskovsky district of St. Petersburg. The correlation between the content of nitric oxide and nitrogen dioxide and the growth and development of plants has been revealed. Excessive concentration of nitric oxide and nitrogen dioxide in atmospheric precipitation negatively affects seed germination, slows down the growth and development of the root system of plants, which leads to a decrease in the mass of seedlings and their non-viability.

Keywords: precipitation, snow cover, anthropogenic environment, atmospheric pollution, geoecology

Введение

Атмосферные осадки являются важным показателем при проведении мониторинга атмосферного воздуха [13]. Учитывая розу ветров, можно определить источник антропогенного загрязнения и его влияние на окружающую среду. Наиболее значимыми показателями в исследовании атмосферных осадков служат кислотность, общая минерализация и содержание тяжелых металлов, оказывающих пагубное воздействие на здоровье человека.

Кислотные дожди, образующиеся в результате загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами оксидов серы и азота, наносят существенный экономический урон агропромышленному сектору: повреждают посевы, разрушают покрытие сельскохозяйственной техники, нарушают микробиом водоёмов и почвы [13].

В зимний сезон атмосферные осадки в виде снега накапливаются, выступая в роли депонирующей среды. Анализ снегового покрова позволяет оценить степень антропогенного загрязнения [9].

Материал и методы исследований

Отбор проб снегового покрова был проведен 18.02.2025 согласно ГОСТ 17.1.5.05–85 «Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков».

Оценка химического состава талой воды осуществлена путем колориметрических методов, изложенных в РД 52.04.186–89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы». Полученные данные были проанализированы с нормативными показателями ГН 2.1.6.3492–17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений».

Для оценки влияния антропогенного загрязнения на состояние газонов, использован метод биотестирования по методике ГОСТ Р ИСО 22030–2009 «Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений».

Результаты исследований

Часть 1. Оценка химического состава снегового покрова

С целью сравнительной оценки химического состава снегового покрова в городской среде 18.02.2025 были отобраны две пробы: проба № 1 была взята была взята во внутреннем дворе университета (условно чистый снег) (59.89381 с.ш. 30.32398 в.д.), проба № 2 возле обочины Московского проспекта (загрязненный снег) (59.89268 с.ш. 30.31976 в.д.). Масса нетто каждой пробы составила 3160 г. Условия отбора проб описаны в Таблице 1.

Таблица 1

Условия отбора проб

19.02.2025 был проведен анализ химического состава талой воды. Результаты исследования представлены в Таблице 2.

Таблица 2

Сравнительная оценка химического состава пробы № 1 и № 2

Результаты сравнительного анализа свидетельствуют о незначительном превышении ПДК оксида и диоксида азота в пробе № 2, что обуславливается близким нахождением к источнику антропогенного загрязнения и адсорбирующим свойством снега. Химический состав пробы № 1 находится в пределах нормы.

Часть 2. Оценка антропогенного загрязнения снегового покрова методом биотестирования

В качестве тест-объекта были выбраны семена горчицы желтой (Brassia juncea L.). В стерильные ёмкости с биогрунтом поместили по 40 семян. Ёмкость № 1 полили 100 мл талой водой пробы № 1, ёмкость № 2 полили 100 мл талой воды пробы № 2, ёмкость № 3 полили 100 мл дистиллированной воды в качестве контроля всхожести.

На седьмые сутки после посева был проведён анализ всхожести семян, длинны и массы ростков. В ёмкости № 1 проросло 26 семян из 40 (65 % всхожести), в ёмкости № 2 проросло 21 семя из 40 (52,5 % всхожести), в ёмкости № 3 поросло 30 семян из 40 (75 % всхожести). Результаты сравнительного анализа среднего значения длины надземной и подземной частей проростков опытных растений представлены на рис. 1.

Рис. 1. Сравнительные результаты анализа среднего значения длины надземной и подземной частей проростков опытных растений емкостей № 1, № 2 и № 3

Результаты сравнительного анализа среднего значения массы проростков опытных растений представлены на диаграмме 2.

Рис. 2. Сравнительные результаты анализа среднего значения массы проростков опытных растений емкостей № 1, № 2 и № 3

Фитотоксический эффект среды для пробы № 1 и пробы № 2 был рассчитан по формуле:

ФЭ = М _к , где

ФЭ — фитотоксический эффект;

М _к — средняя масса контрольного растения;

М _х — средняя масса растения, выращенного на предположительно фитотоксичной среде.

Таким образом, фитотоксический эффект среды для пробы № 1 составил 33,3 %, для пробы № 2 38,8 %.

Заключение

Снеговой покров является депонирующей средой для газообразных антропогенных выбросов. Результаты сравнительного анализа проб чистого и загрязнённого снега свидетельствуют о незначительном превышении ПДК оксида и диоксида азота в пробе загрязнённого снега.

Результаты проведённого анализа выявили корреляцию между содержанием оксида азота, диоксида азота и ростом, и развитием растений. Всхожесть семян Brassia juncea L. , политых талой водой чистого снега, составила 65 %, политых талой водой загрязнённого снега 52,5 %.

Длина наземной части проростков, политых талой водой чистого снега, оказалась в среднем на 0,34 см меньше длины проростков контроля, но на 0,84 см выше проростков загрязнённой пробы. Длина подземной части проростков, политых талой водой чистого снега, оказалась в среднем на 1,52 см меньше длины проростков контроля, но на 1,32 см больше длины подземной части проростков загрязнённой пробы.

Масса проростков, политых талой водой чистого снега, на 0,06 г меньше массы проростков контроля, но на 0,01 г больше массы проростков, политых талой водой загрязнённого снега.

Таким образом, избыточная концентрация оксида азота и диоксида азота в атмосферных осадках негативно влияет на всхожесть семян, замедляет рост и развитие корневой системы растений, что приводит к уменьшению массы проростков и их нежизнеспособности.

Литература:

1. ГОСТ 17.1.5.05–85 «Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков»
2. ГОСТ Р ИСО 22030–2009 «Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений»
3. ГОСТ 12038–84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести»
4. РД 52.04.186–89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы»
5. РД 52.24.868–2017 «Использование методов биотестирования воды и донных отложений водотоков и водоёмов»
6. ГН 2.1.6.3492–17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений»
7. Ковалевский В. Е., Михайлов В. В., Серов Д. А., Шафранский Н. В. Создание автоматизированной системы мониторинга метеообстановки в Санкт-Петербурге // SAEC. 2021. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sozdanie-avtomatizirovannoy-sistemy-monitoringa-meteoobstanovki-v-sankt-peterburge (дата обращения: 11.03.2025).
8. Герасимов А. О., Чугунова М. В. Оценка действия противогололедных реагентов разного химического состава на рост травянистых растений и почвенное дыхание // Биосфера. 2018. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-deystviya-protivogololednyh-reagentov-raznogo-himicheskogo-sostava-na-rost-travyanistyh-rasteniy-i-pochvennoe-dyhanie (дата обращения: 11.03.2025).
9. Е. М. Нестеров, Л. М. Зарина, М. А. Маркова, И. В. Грачева, А. В. Воронцова, Ю. А. Макарова Исследования состояния снегового покрова Санкт-Петербурга // Экология урбанизированных территорий. 2019. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovaniya-sostoyaniya-snegovogo-pokrova-sankt-peterburga (дата обращения: 11.03.2025).
10. Воронцова А. В., Нестеров Е. М. Геохимия снегового покрова в условиях городской среды // Известия РГПУ им. А. И. Герцена. 2012. № 147. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/geohimiya-snegovogo-pokrova-v-usloviyah-gorodskoy-sredy (дата обращения: 11.03.2025).
11. Лебедев С. В., Агафонова Е. К. Эколого-геохимическая оценка загрязнения окружающей среды по данным мониторинга содержания тяжёлых металлов в почвогрунтах и снежном покрове (на примере Василеостровского района Санкт-Петербурга) // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2017. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ekologo-geohimicheskaya-otsenka-zagryazneniya-okruzhayuschey-sredy-po-dannym-monitoringa-soderzhaniya-tyazhyolyh-metallov-v (дата обращения: 11.03.2025).
12. Петров Д. С. Сравнительный анализ подходов к оценке состояния и изменений среды с использованием биоиндикации // Инновационная наука. 2015. № 5–3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-podhodov-k-otsenke-sostoyaniya-i-izmeneniy-sredy-s-ispolzovaniem-bioindikatsii (дата обращения: 11.03.2025).
13. Зарина Л. М., Гильдин С. М. Геоэкологический практикум: Учебно-методическое пособие. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2011. — 60 с ISBN 978–5–8064–1662–0.