Территориальные особенности распределения ртути в эпифитных лишайниках Крымского полуострова

Размещено на http://www.allbest.ru/

Территориальные особенности распределения ртути в эпифитных лишайниках Крымского полуострова

А.М. Богданова¹, Е.В. Евстафьева¹, Н.В. Барановская², Е.Е. Ляпина³, С.Л. Тымченко¹, Т.С. Большунова⁴

¹ Медицинская академия им. С.И. Георгиевского Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского, г. Симферополь, Россия Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

³Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск, Россия ⁴АО «ТомскНИПИнефть», г. Томск, Россия

Представлены результаты определения содержания ртути в пробах эпифитных лишайников (n=60) видов Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Ноййш., Parmelia sulcata Tayl., используемых в качестве биоиндикаторов атмосферной эмиссии тяжелых металлов. Образцы собраны в 2015-2018 гг. в природных и городских экосистемах в центральном, юго-западном, южном, юго-восточном и восточном географических регионах Крымского полуострова. Определение содержания ртути в сухой массе лишайников выполнено атомно-абсорбционным методом с использованием анализатора ртути «РА-915М», пиролитической приставки «ПИРО-915+» и пакета программ RA915P. Полученные результаты свидетельствуют об отличиях в содержании ртути в лишайниках из различных регионов, но при этом все величины, за исключением одной пробы в г. Симферополе (1,16 мкг/г), не выходят за пределы нормальных значений относительно кларка для наземных растений и колебались в пределах от 0,037 до 0,306 мкг/г при M=0,079±0,040 мкг/г. В целом аномальное содержание ртути на различных территориях полуострова не выявлено, а полученные значения сопоставимы с данными фонового содержания ртути в эпифитных лишайниках других регионов Российской Федерации. Более высокие значения (р<0,01) на мониторинговых площадках южного побережья по сравнению с центральным, восточным и югозападным регионами могут быть обусловлены атмосферно-геохимическими особенностями этих территорий (количество осадков, морские аэрозоли, подводный вулканизм, ртутные металлогенические зоны).

Ключевые слова:биосубстрат; биоаккумуляция; лихеноиндикация; тяжелые металлы; Республика Крым.

Авторский коллектив:

Богданова Анна Михайловна - м.н.с. отдела медико-экологического мониторинга с оценкой риска Центральной научно-исследовательской лаборатории, Медицинская академия им. С.И. Георгиевского, Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского (Россия, 295007, г. Симферополь, пр. Академика Вернадского, 4).

Евстафьева Елена Владимировна - д-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой физиологии нормальной, Медицинская академия им. С.И. Георгиевского, Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского (Россия, 295007, г Симферополь, пр. Академика Вернадского, 4).

Барановская Наталья Владимировна - д-р биол. наук, профессор отделения геологии, Инженерная школа природных ресурсов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет (Россия,

Ляпина Елена Евгеньевна - канд. геол.-мин. наук, с.н.с. лаборатории физики климатических систем, Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Россия, 634055, г. Томск, пр. Академический, 10/3).

Тымченко Светлана Леонидовна - канд. мед. наук, доцент кафедры физиологии нормальной Медицинской академии им. С.И. Георгиевского, Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского (Россия, 295007, г. Симферополь, пр. Академика Вернадского, 4).

Большунова Татьяна Сергеевна - канд. геол.-мин. наук, ведущий инженер отдела экологического нормирования, АО «ТомскНИПИнефть» (Россия, 634027, г. Томск, пр. Мира, 72).

Anna М. Bogdanova¹, Еlena V. Evstafeva¹, Natalia V. Baranovskaya², Еlena Е. Lyapina³, Svetlana L. Tymchenko¹, Tatiana S. Bolshunova^2, VI. Vernadsky Crimean Federal University, Medical Academy Named after S.I. Georgievsky, Simferopol, Russian Federation

²National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russian Federation

³ Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russian Federation

⁴ Tomsk Oil and Gas Research and Design Institute, Tomsk, Russian Federation

Mercury in epiphytic lichens of the Crimean peninsula

Current environmental concerns are associated with elevated levels of mercury (Hg) contamination, and monitoring studies are needed to estimate mercury atmospheric emissions as one of the hazardous global pollutants. Therefore, epiphytic lichens could be used as the most sensitive bioindicators of such environmental contamination. The presence of Hg in the air within the Russian Federation is connected with its emission from local sources of anthropogenic and natural origin and also atmospheric transport from other areas of mercury contamination. To date, few studies report mercury distribution in the Crimean peninsula and the data are still fragmentary. The aim of this study was to use the lichens Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Hoffm., and Parmelia sulcata Tayl., collected from various rural and urban regions of the Crimean peninsula, to assess Hg contamination.

The sampling areas were located within central, southwestern, southern, southeastern and eastern regions of the Crimean peninsula (See Fig. 1 and Table) and included those characterized by the mercury ore deposits in the metallogenic zones of the southern Crimea foothills and coastal area and the Kerch peninsula as well as industrial activities (mining and quarrying) located within the Crimean peninsula (45°24N; 34°00'E). All measurements of Hg concentration in epiphytic lichens (n=60; samples collected between 2015 and 2018) were conducted using a model RA-915 atomic absorption spectrometer (Lumex, “Uranium Geology International Center”, Tomsk, Russia) with a PYRO-915 attachment. This instrument had been previously used with high efficiency for total mercury determination in lichens (Panichev N et al., 2019; Esbri JM et al., 2015).

All data on Hg concentration in epiphytic lichens from different Crimean regions are summarized in Table and it was in the range of 0.037-0.306 mkg/g (See Fig. 2) with a median (Me) value of 0.070 mkg/g (p25=0.058 mkg/g, p75=0.089 mkg/g). In urban territories (n=34), median Hg concentration was found to be 0.067 mkg/g (p25=0.058 mkg/g, p75=0.086 mkg/g) and in natural ecosystems it was 0.084 mkg/g (p25=0.060 mkg/g, p75=0.100 mkg/g). It was found that epiphytic lichens from the protected and park areas in the southern region contain the highest Hg concentrations (p<0.01) compared to the central, eastern and southwestern regions (See Fig. 3). The results of Hg determination in lichens demonstrate higher Hg concentrations (p=0.003) in samples collected in Crimean foothills and mountains (500 to 1000 m above sea level) compared to the lowlands (See Fig. 4). The latter reflects the role of the Main Ridge of the Crimean mountains as a natural barrier for the Hg transported with air masses as well as natural sources and geochemical characteristics of the monitored areas (precipitation, marine aerosols, underwater volcanoes, geological deposits of Hg minerals). The obtained results do not point to significant signs of atmospheric air pollution with Hg using epiphytic lichens as bioindicators because Hg concentration in all analyzed samples was relatively low and comparable to background Hg concentrations in other regions of the Russian Federation and other CIS countries. Revealed variations are dependent on the ecosystem type and also could be explained by the geographical diversity of the Crimean peninsula. Although the present research suggests that most of Hg is derived from natural sources it can be hypothesized that Hg concentrations in the environment might be increasing in future as a result of human activity mainly through intensification of agriculture and industry in Crimea.

The paper contains 4 Figures, 1 Table and 40 References.

Key words: biosubstrate; bioaccumulation; lichenoindication; heavy metals; the Republic of Crimea.

Funding: This study was funded by the VI. Vernadsky Crimean Federal University's Development Program for 2015-2024, within the projects “Academic mobility of young scientists in Russia 2017”. Mercury analysis was financially funded by the Russian Foundation for Basic Research (Project No 18-29-24212\18) and the State Assignment (theme No AAAA-A17-117013050031-8).

The Authors declare no conflict of interest.

Введение

ртуть эпифитный лишайник атмосферный биоиндикатор

В современных условиях в связи с интенсификацией процессов техногенного загрязнения и антропогенной трансформацией биосферы одним из важных направлений в области экологических исследований является мониторинг состояния окружающей среды (ОС), включающий определение содержания поллютантов в биотических и абиотических компонентах экосистем. Среди антропогенных факторов различной природы ведущее место занимает химическое загрязнение ОС, в том числе тяжелыми металлами. Ртуть признана международным научным сообществом одним из первоочередных металлов, подлежащих оценке и нормированию [1] в связи с тем, что она является глобальным загрязнителем 1-го класса опасности во всех средах (атмосферном воздухе, воде, почвах) и оказывает токсичное воздействие на биоту вне зависимости от дозы [2], поэтому ртутное загрязнение представляет проблему как для развивающихся, так и богатых стран. Обладая такими физико-химическими свойствами, как высокая подвижность, летучесть, растворимость, способность к аккумуляции, низкая температура плавления и кипения, этот элемент и его соединения легко мигрируют между средами и по трофическим цепям, а также переносятся на большие расстояния с воздушными массами [3-5]. В связи с этим при изучении ртутного загрязнения большое внимание уделяют атмосферной эмиссии этого элемента, наиболее чувствительными биоиндикаторами которой признаны такие компоненты растительного покрова, как лишайники [6]. Они обладают особыми аккумуляционными свойствами, большой продолжительностью жизни, не имеют специализированных органов поглощения элементов из почвы, не сбрасывают пораженные поллютантами части таллома, благодаря чему отражают многолетнюю атмосферную эмиссию металлов [7, 8].

На территории Российской Федерации, как и в большинстве стран, существует проблема ртутного загрязнения ОС, при этом на региональном уровне выделяют как антропогенные источники поступления ртути в биосферу (работа угольных теплоэлектростанций, производство первичных металлов, хлор-щелочное и аффинажное производства, сжигание твердых бытовых отходов), так и природные (дегазация земной коры, вулканические и геотермические выбросы, ртутные и полиметаллические месторождения), при этом Россия является участником международной Минаматской конвенции по контролю ртутного загрязнения. В связи с этим в некоторых преимущественно промышленно развитых регионах проводятся исследования, включающие в том числе систематический биоэкологический мониторинг ртути в различных компонентах экосистем [9-13].

Однако, как показал анализ литературных источников, для южных территорий, включая Республику Крым, существуют лишь фрагментарные данные о территориальном распределении ртути в компонентах ОС [14-16], что подтверждает необходимость проведения исследований в этом направлении. Ранее нами проведен анализ содержания ртути в лишайниках, отобранных преимущественно на прибрежных территориях полуострова [17], который показал отсутствие аномальных превышений и территориальную неоднородность для этого элемента. Для получения более полной информации по другим территориям нами предпринято дальнейшее определение ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих в центральном, юго-западном, южном, юго-восточном и восточном географических регионах Крымского полуострова в зонах с различной степенью антропогенной нагрузки. Результаты исследования и анализа объединенных данных (2015-2018 гг.) представлены в настоящей работе.

Материалы и методики исследования

Характеристика района исследования. Крымский полуостров расположен на территории Восточно-Европейской равнины (45°24'К; 34°00'Е) в северной части Черного моря и омывается Азовским морем с северо-востока. Площадь составляет 26 860 км². Климат региона отличается в пределах физико-географических районов (Степной Крым и Крымские горы - умеренно континентальный климат, Южный берег Крыма - субтропический климат). Среднегодовые метеорологические характеристики составили: температура воздуха - 12,5°С, сумма осадков - 476 мм в 2015 г.; температура воздуха - 11,8°С, сумма осадков - 750 мм, что в 1,3 раза выше нормы, в 2016 г.; температура воздуха - 12,3°С, осадков - 369 мм в 2017 г.; температура воздуха -12,7°С, осадков - 455,9 мм в 2018 г. [18]. По характеру рельефа выделяют Северо-Крымскую равнину с Тарханкутской возвышенностью (около 70% территории), грядово-холмистые равнины Керченского полуострова, 3 гряды Горного Крыма, разделенные продольными равнинами [19]. На территории полуострова выделяют свыше 440 видов и разновидностей почв, при этом в Горном Крыму вследствие разнообразия геологического строения и географических особенностей отмечена значительная дифференциация почвенного покрова с преобладанием горных лесных, горно-степных и горно-луговых черноземовидных, дерново-карбонатных почв, в то время как в равнинной части она менее выражена (преимущественно южные черноземы и темно-каштановые почвы) [20]. Для территории Южного берега и части Горного Крыма более характерны коричневые почвы. Наряду с рекреационной и сельскохозяйственной векторностью экономики, промышленный профиль региона определяют химическая и винодельческая отрасли, производство стройматериалов, электротехнического и электронного оборудования, машино- и судостроение, пищевая и перерабатывающая промышленность [21], которые сосредоточены в таких крупных городах, как Симферополь, Красноперекопск, Армянск, Керчь, Севастополь.

Учитывая, что основными региональными источниками поступления ртути в Крымском регионе являются ртутные рудопроявления в Предгорной и Южнобережной металлогенических зонах и проявления рассеянной ртути в продуктах грязевого вулканизма на Керченском полуострове [22], а также принимая во внимание расположение большинства карьеров по добыче полезных ископаемых и горнодобывающих предприятий [23], для исследования выбрали территории с разной степенью антропогенной нагрузки, расположенные в пределах центрального, юго-западного, южного, юго-восточного и восточного регионов (рис. 1).

Рис. 1. Расположение площадок отбора лишайников видов Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis НЯ^., Parmelia sulcata Tayl. на территории Крымского полуострова: 1 - г. Армянск; 2-12 - г Симферополь; 13-21 - Красные пещеры; 22, 23 - с. Краснолесье;

24-29 - с. Высокое; 30-34 - г. Севастополь; 35 - г. Ай-Петри;

36, 37 - г. Ялта; 38, 39 - г. Чатыр-Даг; 40 - г. Демерджи; 41, 42 - г. Судак;

43, 44 - пгт. Курортное; 45-48 - г. Феодосия; 49-56 - г. Керчь [Fig. 1. Location of plots selected for collecting Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Но1Гт., and Parmelia sulcata Tayl. in the Crimean peninsula: 1 - Armyansk; 2-12 - Simferopol; 13-21 - Red caves;

22, 23 - Krasnolesye; 24-29 - Vysokoye; 30-34 -Sevastopol; 35 - Plateau of Ai-Petri;

36, 37 - Yalta; 38, 39 - The plateaus of Chatyr-Dag; 40 - Demerdzhi-Yaila;

41, 42 - Sudak; 43, 44 - Kurortnoe; 45-48 - Feodosia; 49-56 - Kerch]

На первом этапе исследований в летние периоды в 2015-2016 гг. взяты 11 проб эпифитных лишайников вида Evernia mesomorpha Nyl., произрастающих на заповедных территориях (горные массивы Ай-Петри, Чатыр-Даг (верхнее и нижнее плато), Демерджи), в 2017 г. - 10 проб лишайников видов Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., E. prunastri (L.) Ach. и E. mesomorpha, произрастающих в парковых зонах урбанизированных территорий (города Симферополь, Керчь, Феодосия). Подробное описание методик отбора проб, осуществленного в 2015-2017 гг. (13 площадок), и определения содержания в них ртути представлены в работе [17].

Летом 2018 г. взяты 40 проб лишайников видов X. parietina, E. prunastri, Cladonia rangiformis Нойш., Parmelia sulcata Tayl. в парковых и селитебных зонах городов Симферополь, Керчь, Феодосия, Севастополь, Судак, Ялта и на условно фоновых участках природных экосистем в районе Красных пещер, с. Высокое, с. Краснолесье, Карадагского природного заповедника. Также отобрана проба в г. Армянске, относящемся к северному региону полуострова. Дополнительно или при отсутствии лишайников брали образцы мхов (n=3) вида гриммия подушковидная Grimmia pulvinata (Hedw.) Sm. Пробы лишайников и мхов взяты со стволов взрослых деревьев тополя черного Populus nigra L., сосны крымской Pinus nigra subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe, платана кленолистного Platanus x acerifolia (Aiton) Willd., кустарников кизильника крымского Cotoneaster tauricus Pojark., боярышника Поярковой Сгataegus pojarkovae Kossych. на высоте 1,5-2,0 м от поверхности земли. Современные названия таксонов лишайников приведены по базе данных Mycobank [24]. Отбор и подготовка к анализу проб лишайников включали очистку образцов от инородных частиц, высушивание при комнатной температуре, измельчение и перемешивание для достижения наибольшей однородности материала [25].

Определение содержания ртути в образцах сухой массы лишайников и мхов выполнено атомно-абсорбционным методом с использованием анализатора ртути с зеемановской коррекцией неселективного поглощения «РА-915М», пиролитической приставки «ПИРО-915+» и пакета программ RA915P в Международном инновационном научно-образовательном центре «Урановая геология» Томского политехнического университета (аналитик Н.А. Осипова). Ошибка определения ртути не превышала 10% (не менее 2 повторностей измерения), при этом нижний предел обнаружения составил 0,005 мкг/г. Высокая эффективность и чувствительность данного прибора c применением соответствующей методики определения ртути в лишайниках показаны в работах N. Panichev et al. (2019) и J.M. Esbri et al. (2015) [26, 27]. Для построения и контроля стабильности градуировочных характеристик при определении массовой доли ртути в твердых образцах лишайников использовали стандартный образец состава листа березы ЛБ-1 (ГСО 8923-2007).

Статистическая обработка полученных данных проведена в программе StatSoft STATISTICA for Windows 6.0 и Jamovi (Version 1.2) [28]. Так как характер распределения содержания ртути в лишайниках согласно критериям Колмогорова-Смирнова и Лиллифорс, Шапиро-Уилка отличался от нормального, статистическую значимость различий между группами оценивали с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Для описания полученных данных использовали значения среднего арифметического (М), стандартной ошибки (SD), медианы (Ме), 25 и 75 перцентили (p25, p75), а также минимальные (min) и максимальные (max) значения концентраций ртути в образцах.

Результаты исследования и обсуждение

Расширенный мониторинг содержания ртути в эпифитных лишайниках, выполненный в настоящем исследовании в центральном, юго-западном, южном, юго-восточном и восточном регионах Крымского полуострова, выявил некоторые территориальные различия, как правило, в пределах значений кларка для наземных растений (0,012 мкг/г) [29] 0,306 мкг/г (рис. 2), при этом среднее содержание составило 0,079±0,040 мкг/г, (Ме=0,070 мкг/г, р25=0,058 мкг/г, р75=0,089 мкг/г).

Рис. 2. Содержание ртути в лишайниках видов Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoriaparietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Hoffm., Parmelia sulcata Tayl. на территории Крымского полуострова: 1 - г. Армянск; 2-12 - г Симферополь; 13-21 - Красные пещеры; 22, 23 - с. Краснолесье; 24-29 - с. Высокое; 30-34 - г Севастополь; 35 - г. Ай-Петри; 36, 37 - г Ялта; 38, 39 - г Чатыр-Даг; 40 - г. Демерджи; 41, 42 - г. Судак; 43, 44 - пгт. Курортное; 45-48 - г. Феодосия; 49-56 - г. Керчь

[Fig. 2. Mercury content in lichens Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Xanthoria parietina (L.) Th. Fr., Cladonia rangiformis Ио1Тт., and Parmelia sulcata Tayl. in the Crimean peninsula: 1 - Armyansk; 2-12 - Simferopol; 13-21 - Red caves; 22, 23 - Krasnolesye; 24-29 - Vysokoye; 30-34 - Sevastopol; 35 - Plateau of Ai-Petri; 36, 37 - Yalta; 38, 39 - Plateaus of Chatyr-Dag;

40 - Demerdzhi-Yaila; 41, 42 - Sudak; 43,44 - Kurortnoe; 45-48 - Feodosia; 49-56 - Kerch]

В г. Симферополе отмечено аномальное превышение (1,16 мкг/г) среднекрымских значений содержания ртути в лишайниках. Оно предположительно связано со строительством многоэтажного дома на расстоянии 110 м от точки отбора и исключено из анализа.

На территории урбоэкосистем (п=34) средние значения содержания ртути составили 0,720±0,022 мкг/г (Ме=0,067 мкг/г, р25=0,058 мкг/г, р75=0,086 мкг/г), при этом имели место значимые отличия (р<0,05) в разных городах: более высокие концентрации этого элемента в лишайниках, отобранных в г. Судак, по сравнению с городами Симферополь и Керчь.

Выявлены значимо (0,006<р<0,020) более высокие концентрации ртути в лишайниках, отобранных на заповедных, преимущественно южнобережных территориях (Ме=0,105 мкг/г, р25=0,089 мкг/г, р75=0,160 мкг/г), чем в городских зонах (Ме=0,067 мкг/г, р25=0,054 мкг/г, р75=0,086 мкг/г) и на других условно фоновых площадках (Ме=0,071 мкг/г, р25=0,058 мкг/г, р75=0,089 мкг/г), относящихся к природным экосистемам, но не имеющих статус особо охраняемых природных территорий.

Кроме выявленной гетерогенности содержания ртути, обусловленной принадлежностью к разным типам экосистем, выявлена также географическая неоднородность содержания ртути в пробах эпифитных лишайников (таблица).

Содержание ртути в эпифитных лишайниках, отобранных на территории Крымского полуострова [Mercury content in lichens in the territory of the Crimean peninsula]

Примечание. ООПТ - особо охраняемые природные территории. [Note. SPNA - Specially Protected Natural Area].

Так, обнаружено статистически значимо (р<0,01) более высокое содержание ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих на фоновых участках, в заповедных и парковых зонах в южном регионе по сравнению с центральным, восточным и юго-западным регионами (рис. 3), что может быть обусловлено рядом причин.

Рис. 3. Содержание ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих в разных регионах Крымского полуострова: 1 - юго-западный; 2 - центральный; 3 - восточный;

4 - юго-восточный; 5 - южный регионы (по оси ординат - «содержание ртути, мкг/г», по оси абсцисс - «географические регионы», * - статистически значимые различия (р<0,01) по сравнению с южным регионом, критерий Манна-Уитни)

[Fig. 3. Mercury content in epiphytic lichens from different regions of the Crimean peninsula:

1 - Southwestern; 2 - Central; 3 - Eastern; 4 - Southeastern; 5 - Southern regions (on the X-axis - Mercury content, mkg/g; on the Y-axis - Geographic regions;

* - Significant differences (p<0.01) compared to the southern region, Mann-Whitney test)]

Во-первых, среднегодовое количество осадков в периоды отбора проб на площадках № 35, 38-40 в южном регионе было выше, чем в другие годы, при этом лишайники рода Evernia, отобранные на вышеуказанных площадках, обладают более высокой аккумулятивной способностью [30]. Вторым фактором может являться наличие естественных ртутных рудопроявлений в местах глубинных разломов ортогональной системы и зонах геодинамиче- ской активности, расположенных в пределах Предгорной и Южнобережной металлогенических зон [15, 22, 23]. Также стоит отметить, что выявленные более высокие значения ртути на площадках Южного склона Главной гряды Крымских гор по сравнению с Предгорной зоной связаны с миграцией ртути с морскими аэрозолями [31], поскольку здесь отсутствуют значительные антропогенные источники поступления ртути. В свою очередь, кроме трансграничного атмосферного переноса и локальных источников, поставщиком ртути на территории южного берега может служить деятельность подводных грязевых вулканов [32].

Отмечены статистически значимо (р=0,003) более высокие концентрации ртути в лишайниках, произрастающих на высоте от 500 до 1500 м над уровнем моря в предгорном и горном Крыму (рис. 4), по сравнению с более низко расположенными площадками отбора, что, помимо вышеуказанных климатических и геохимических особенностей этих территорий, объясняется тем, что Главная гряда Крымских гор является естественным барьером для содержащих ртуть переносимых масс атмосферного воздуха.

0,3

0-5051-150235-300301-380428-500510-5901200-1500

Высота над уровнем моря, м [Altitude above sea level, m]

Рис. 4. Содержание ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих на Крымском полуострове на разной высоте над уровнем моря (по оси ординат - «содержание ртути, мкг/г», по оси абсцисс - «высота над уровнем моря, м над у. м.», * - статистически значимые различия (p<0,05), ** - (p<0,01) по сравнению с высотой 1 200-1 500 м, критерий Манна-Уитни)

[Fig. 4. Mercury content in epiphytic lichens in the Crimean peninsula that are located at different altitude above sea level (on the X-axis - Mercury content, mkg/g; on the Y-axis - Altitude above sea level, m above sea level; *Significant differences (p<0.05),

** (p<0.01) compared to the altitude 1200-1500 m, Mann-Whitney test)]

Увеличение концентрации ртути на больших горных высотах согласуется с данными содержания этого металла в почвах в Китае [33] и сопоставимо с данными по мхам и лишайникам, отобранным на Тибетском плато (тах=0,346 мкг/г) [34]. Обращает на себя внимание, что эти величины превышают в 1,5-2 раза среднекрымские уровни, в том числе концентрацию ртути в лишайнике, отобранном в 100 м от водопроводно-очистных сооружений (площадка № 47, г. Феодосия) и обнаружившем наиболее высокое содержание ртути.

Результаты настоящего исследования в целом сопоставимы с данными содержания ртути в эпифитных лишайниках, произрастающих в природных и городских экосистемах на территории Российской Федерации [30, 35, 36] и других стран [6, 26-27, 33, 34, 37-40], что дает основание полагать, что наблюдаемые для Крымского полуострова уровни являются относительно низкими с учетом кларка ртути в наземных растениях [29]. При этом основные источники поступления ртути в биосферу на исследуемых территориях имеют преимущественно естественное происхождение, однако это не исключает вероятность техногенного загрязнения, о чем свидетельствуют выявленные различия на территориях городов, и вклад которого может увеличиться при возрастающей интенсивности хозяйственного развития Республики Крым.

Заключение

Обнаружены относительно низкие концентрации ртути в эпифитных лишайниках, сопоставимые с данными в других регионах Российской Федерации и странах СНГ и варьирующие в пределах 0,037-0,306 мкг/г в зависимости от типа экосистемы (природная, частично трансформированная, урбоэкосистема) и географического региона (центральный, юго-западный, южный, юго-восточный, восточный) Крымского полуострова. При этом более высокое содержание ртути отмечено на мониторинговых площадках южного побережья по сравнению с центральным, восточным и юго-западным регионами и на высоте свыше 500 м над ур. м. в Предгорном и Горном Крыму, что может быть обусловлено атмосферно-геохимическими особенностями исследуемых территорий (количество осадков, атмосферный перенос, морские аэрозоли, подводный вулканизм, ртутные металлогенические зоны), а также более высокой способностью рода Е\^,вгта к аккумуляции металлов в талломе. При преимущественно природной обусловленности выявленных различий данные по разному содержанию ртути в лишайниках городов дают основания полагать, что вклад техногенного источника при возрастающей интенсивности хозяйственного развития Республики Крым будет возрастать.

Литература

1. World Health Organization/ United Nations Environment Programme (WHO/UNEP). Guidance for identifying populations at risk from mercury exposure. World Health Organization, Geneva, Switzerland : Inter-Organization Programme for the Sound Management of Chemicals, 2008. 167 p. URL: https://www.who.int/foodsafety/ publications/chem/mercuryexposure.pdf (дата обращения: 31.03.2020).

2. Li W.C., Tse H.F. Health risk and significance of mercury in the environment // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Vol. 22, № 1. PP. 192-201. doi: 10.1007/s11356- 014-3544-x

3. Travnikov O., Dastoor A., Friedman C., Ryzhkov A., Selin N., Song S. Global mercury modelling: update of modelling results in the global mercury assessment 2013. Arctic Monitoring and Assessment Programme, Oslo, Norway / UNEP Chemicals Branch, Geneva, Switzerland : Narayana Press, 2013. 36 p.

4. Pirrone N., Keating T. Hemispheric Transport of Air Pollution 2010: Part B-Mercury. New York ; Geneva : United Nations Publication, 2010. 213 p.

5. Obrist D., Kirk J.L., Zhang L., Sunderland E.M., Jiskra M., Selin N.E. A review of global environmental mercury processes in response to human and natural perturbations: Changes of emissions, climate, and land use // Ambio. 2018. Vol. 47, № 2. РР. 116-140. doi: 10.1007/ s13280-017-1004-9

6. Bargagli R. Moss and lichen biomonitoring of atmospheric mercury: A review // Science of The Total Environment. 2016. № 572. РР. 216-231. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.07.202

7. Kuldeep S., Bhattacharya P. Lichen as a Bioindicator Tool for Assessment of Climate and Air Pollution Vulnerability: Review // International Research Journal of Environmental Sciences. 2015. Vol. 4. РР 107-117.

8. Anicic M.U., Gordana V, Milica T. Biomonitoring of Air Pollution Using Mosses and Lichens: A Passive & Active Approach - State of the Art Research & Perspectives. Air, Water and Soil Pollution Science and Technology Series. New York, United States : Nova Science Publishers Inc., 2016. 236 p.

9. Robertus Y.V, Puzanov A.V. Characteristics of the manifestation of transboundary pollutants transfer on the territory of Altai // Geography and Natural Resources. 2017. Vol. 38, № 4. PP. 349-356. doi: 10.1134/S1875372817040060

10. Osipova N.A., Filimonenko K.A., Talovskaya A.V, Yazikov E.G. Geochemical Approach to Human Health Risk Assessment of Inhaled Trace Elements in the Vicinity of Industrial Enterprises in Tomsk, Russia // Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal. 2015. Vol. 21, № 6. PP. 1664-1685. doi: 10.1080/10807039.2014.972912

11. Makarova A., Kruchina E., Fedoseev A., Borisov D., Suchkova D. Estimating Mercury Footprint In The Regions Of The Russian Federation // Proc. of International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM: Surveying Geology & Mining Ecology Management. Sofia, Bulgaria, 2018. PP. 387-394. doi: 10.5593/sgem2018/5.2/S20.052

12. Komov V.T., Ivanova E.S., Poddubnaya N.Y, Gremyachikh VA. Mercury in soil, earthworms and organs of voles Myodes glareolus and shrew Sorex araneus in the vicinity of an industrial complex in Northwest Russia (Cherepovets) // Environmental monitoring and assessment. 2017. Vol. 189, № 3. Р 104. doi: 10.1007/s10661-017-5799-4

13. Tatsii Y.G., Udachin V.N., Amino P.G. Environmental geochemistry of mercury in the area of emissions of the Karabashmed copper smelter // Geochemistry International. 2017. Vol. 55, № 10. РР 935-945. doi: 10.1134/S0016702917100093

14. Mirzoyeva N., Gulina L., Gulin S., Plotitsina O., Stetsuk A., Arkhipova S., Korkishko N., Eremin O. Radionuclides and mercury in the salt lakes of the Crimea // Chinese journal of oceanology and limnology. 2015. Vol. 33, № 6. PP. 1413-1425. doi: 10.1007/s00343-015-4374-5

15. Радченко А.И. Распределение ртути в ландшафтно-геохимических зонах Крыма // Минералогический журнал. Киев, 1999. Т. 21, № 1. С. 79-84.

16. Рябинин А.И., Боброва С.А., Мальченко Ю.А., Салтыкова Л.В. Нейтронноактивационный многоэлементный мониторинг источников питьевых вод в регионе г Севастополя (1992-2010 гг) // Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Основные результаты и пути развития / Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН: тезисы докладов Всероссийской научной конференции. М., 2017. С. 498-499.

17. Евстафьева Е.В., Богданова А.М., Большунова Т.С., Барановская Н.В., Осипова Н.А. Содержание ртути в эпифитных лишайниках на территории Республики Крым // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т 330, № 7. С. 93-103. doi: 10.18799/24131830/2019/7/2180

18. Портал Правительства Республики Крым. URL: meco.rk.gov.ru/ru/structure/60 (дата обращения: 31.03.2020).

19. Эколого-ресурсный потенциал Крыма. История формирования и перспективы развития / Е.Ю. Барабошкин, Т.А. Барабошкина, Е.П. Каюкова и др. ; под ред. Е.Ю. Барабошкина, Е.В. Ясеневой. СПб. : ВВМ, 2016. Т. 1.435 с.

20. Драган Н.А. Сравнительная оценка качества почвенных ресурсов Крыма // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. География. Геология. 2011. Т 24, №. 2-1. С. 260-266.

21. Анализ тенденций социально-экономического развития Республики Крым / под ред. Ю.П. Майданевич. Симферополь : ПОЛИПРИНТ, 2019. 362 с.

22. Геология ртутных месторождений и рудопроявлений Украины / В.И. Скаржинский, И.Р. Белоус, С.И. Кирикилица и др. ; под ред В.И. Скаржинского. Киев : Наукова думка, 1975. 285 с.

23. Аксенов Е.М., Беляев Е.В., Садыков Р.К. Минерально-сырьевой потенциал твердых полезных ископаемых Крымского федерального округа // Разведка и охрана недр. 2015. № 9. С. 38-46.

24. Mycobank. URL: www.mycobank.org (дата обращения: 31.03.2020).

25. Bargagli R., Nimis P.L. Guidelines for the use of epiphytic lichens as biomonitors of atmospheric deposition of trace elements // Monitoring with Lichen - Monitoring Lichens. NATO Science Series (Series IV: Earth and Environmental Sciences). 2002. № 7. РР. 295299. doi: 10.1007/978-94-010-0423-7_23

26. Panichev N., Mokgalaka N., Panicheva S. Assessment of air pollution by mercury in South African provinces using lichens Parmelia caperata as bioindicators // Environmental Geochemistry and Health. 2019. Vol. 41. PP. 2239-2250. doi: 10.1007/s10653-019- 00283-w

27. Esbri J.M., Lopez-Berdonces M.A., Fernandez-Calderon S., Higueras P., Diez S. Atmospheric mercury pollution around a chlor-alkali plant in Flix (NE Spain): An integrated analysis // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Vol. 22. PP. 4842-4850. doi: 10.1007/s11356-014-3305-x

28. The Jamovi Project (2020). Jamovi. (Version 1.2). URL: https://www.jamovi.org (accessed: 31.03.2020).

29. Добровольский В.В. Основы биогеохимии : учебник для студ. вузов. М. : Академия, 2003. 400 с.

30. Ляпина Е.Е. Геоэкологические особенности ртутной нагрузки на территорию Томской области по данным биомониторинговых исследований // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1 (2).

31. Плотицына О.В., Стецюк А.П., Поповичев В.Н. Распределение ртути в воде соленых озер северо-западной части Крыма, Черного моря и севастопольских бухт // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон. 2014. № 28. С. 225-230.

32. Шнюков Е.Ф., Нетребская Е.Я. Глубинное геологическое строение грязевых вулканов Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2014. Т. 2, № 36. С. 66-79.

33. Zhang H., Yin R.S., Feng X.B., Sommar J., Anderson C.W.N., Sapkota A., Fu X., Larssen T. Atmospheric mercury inputs in montane soils increase with elevation: evidence from mercury isotope signatures // Scientific Reports. 2013. Vol. 3 (3322). PP. 1-8. doi: 10.1038/ srep03322

34. Shao J.J., Liu C.B., Zhang Q.H., Fu J.J., Yang R.Q., Shi J.B., Cai Y, Jiang G.B. Characterization and speciation of mercury in mosses and lichens from the high-altitude Tibetan Plateau // Environmental geochemistry and health. 2017. Vol. 39, № 3. PP. 475482. doi: 10.1007/s10653-016-9828-y

35. Mezhibor A.M., Bolshunova T.S., Rikhvanov L.P. Geochemical features of sphagnum mosses and epiphytic lichens in oil and gas exploitation areas (the case of Western Siberia, Russia) // Environmental Earth Sciences. 2016. Vol. 75, № 18. e1260. doi: 10.1007/s12665- 016-6062-y

36. Тарханов С.Н. Влияние аэротехногенного загрязнения на покрытие стволов деревьев эпифитными лишайниками в лесных насаждениях Северо-Двинского бассейна и Беломорско-Кулойского плато // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. Т 1, № 349. C. 37-47. doi: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.37

37. Bozkurt Z. Determination of airborne trace elements in an urban area using lichens as biomonitor // Environmental monitoring and assessment. 2017. Vol. 189. № 11. PP. 573. doi: 10.1007/s10661-017-6275-x

38. Klapstein S.J., Walker A.K., Saunders C.H., Cameron R.P., Murimboh J.D., O'Driscoll N.J. Spatial distribution of mercury and other potentially toxic elements using epiphytic lichens in Nova Scotia // Chemosphere. 2020. Vol. 241. e125064. doi: 10.1016/j. chemosphere.2019.125064

39. Weiss-Penzias P.S., Bank M.S., Clifford D.L., Torregrosa A., Zheng B., Lin W., Wilmers C.C.. Marine fog inputs appear to increase methylmercury bioaccumulation in a coastal terrestrial food web // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. e17611. doi: 10.1038/ s41598-019-54056-7

40. Ndlovu N.B., Frontasyeva M.V., Newman R.T., Maleka P.P. Active biomonitoring of atmospheric pollution in the Western Cape (South Africa) using INAA and ICP-MS // Journal of Radioanalytical and Nuclear. 2019. Vol. 322. PP. 1549-1559. doi: 10.1007/ s10967-019-06823-z

References

1. World Health Organization/ United Nations Environment Programme (WHO/ UNEP). Guidance for identifying populations at risk from mercury exposure. World Health Organization, Geneva, Switzerland: Inter-Organization Program for the Sound Management of Chemicals; 2008. 167 p. [Electronic resource]. Available at: https://www.who.int/ foodsafety/publications/chem/mercuryexposure.pdf (accessed 31.03.2020).

2. Li WC, Tse HF. Health risk and significance of mercury in the environment. Environ Sci PollutRes. 2015;22(1):192-201. doi: 10.1007/s11356-014-3544-x

3. Travnikov O, Dastoor A, Friedman C, Ryzhkov A, Selin N, Song S. Global mercury modelling: update of modelling results in the global mercury assessment 2013. Arctic Monitoring and Assessment Programme, Oslo, Norway/ UNEP Chemicals Branch, Geneva, Switzerland: Narayana Press; 2013. 36 p. [Electronic resource]. Available at: https:// wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/13772/Report_Modelling_update_of_ the_GMA2013.pdf.pdf?sequence=1&isAllowed=y (accessed 31.03.2020).

4. Pirrone N, Keating T. Hemispheric Transport of Air Pollution 2010: Part B-Mercury. New

York and Geneva: United Nations Publication; 2010. 213 p. [Electronic resource]. Available at:https://www.unece.org/fileadmin/DAM/env/lrtap/Publications/11-22145-Part-B.pdf

(accessed 31.03.2020).

5. Obrist D, Kirk JL, Zhang L, Sunderland EM, Jiskra M, Selin NE. A review of global environmental mercury processes in response to human and natural perturbations: Changes of emissions, climate, and land use. Ambio. 2018;47(2):116-140. doi: 10.1007/s13280-017- 1004-9

6. Bargagli R. Moss and lichen biomonitoring of atmospheric mercury: A review. Science of the Total Environment. 2016;572:216-231. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.07.202

7. Kuldeep S, Bhattacharya P. Lichen as a Bioindicator Tool for Assessment of Climate and Air Pollution Vulnerability: Review. Int Research J Environmental Sciences. 2015;4:107-117.

8. Anicic MU, Gordana V, Milica T. Biomonitoring of Air Pollution Using Mosses and Lichens: A Passive & Active Approach - State of the Art Research & Perspectives. Air, Water and Soil Pollution Science and Technology Series. New York, United States: Nova Science Publishers Inc.; 2016. 236 p.

9. Robertas YV, Puzanov AV. Characteristics of the manifestation of transboundary pollutants transfer on the territory of Altai. Geography and Natural Resources. 2017;38(4):349-356. doi: 10.1134/S1875372817040060

10. Osipova NA, Filimonenko KA, Talovskaya AV, Yazikov EG. Geochemical Approach to Human Health Risk Assessment of Inhaled Trace Elements in the Vicinity of Industrial Enterprises in Tomsk, Russia. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal. 2015;21(6):1664-1685. doi: 10.1080/10807039.2014.972912

11. Makarova A, Kruchina E, Fedoseev A, Borisov D, Suchkova D. Estimating Mercury Footprint In The Regions Of The Russian Federation. In: International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM: Surveying Geology & mining Ecology Management. Proc. of the 18th Conference. Sofia, Bulgaria. 2018:387-394. doi: 10.5593/sgem2018/5.2/ S20.052

12. Komov VT, Ivanova ES, Poddubnaya NY, Gremyachikh VA. Mercury in soil, earthworms and organs of voles Myodes glareolus and shrew Sorex araneus in the vicinity of an industrial complex in Northwest Russia (Cherepovets). Environmental Monitoring and Assessment. 2017;189(3):104. doi: 10.1007/s10661-017-5799-4

13. Tatsii YG, Udachin VN, Amino PG. Environmental geochemistry of mercury in the area of emissions of the Karabashmed copper smelter. Geochemistry International. 2017;55(10):935-945. doi: 10.1134/S0016702917100093

14. Mirzoyeva N, Gulina L, Gulin S, Plotitsina O, Stetsuk A, Arkhipova S, Korkishko N, Eremin O. Radionuclides and mercury in the salt lakes of the Crimea. Chinese J Oceanology and Limnology. 2015;33(6):1413-1425. doi: 10.1007/s00343-015-4374-5

15. Radchenko AI. Raspredeleniye rtuti v landshaftno-geokhimicheskikh zonakh Kryma [Mercury distribution in landscape-geochemical areas of Crimea]. Mineralogicheskiy Zhurnal. 1999;21(1):79-84. In Russian