Цивилизация
Российские физики разработали оптимальный метод для экологического мониторинга с помощью мхов. Новый подход может использоваться для оценки качества воздуха в городах. Статья об исследовании опубликована в журнале Environmental Monitoring and Assessment. Работа поддержана грантом Президентской программы исследовательских проектов РНФ.
Мхи часто используются в экологических исследованиях как объект мониторинга: они растут повсюду, неприхотливы и постоянно накапливают загрязняющие вещества из окружающей среды. Для активного биомониторинга (когда исследуют не выросший естественным образом мох, а специально размещенный в нужной зоне) мхи впервые использовали почти полвека назад. Впрочем, единого обоснованного протокола таких исследований до сих пор нет, поэтому достоверно не известно, какие факторы нужно учитывать, планируя мониторинг. К примеру, неясно, сказываются ли условия размещения мха на эффективности исследования.
Чтобы выяснить, какие факторы влияют на качество мониторинга, группа физиков и биологов из Томского политехнического университета и Томского государственного университета предложила собственный метод. В отличие от большинства предыдущих исследований томские ученые выбрали для мониторинга мох, растущий не на земле, а на стволах деревьев. Такие мхи называются эпифитными. В ходе эксперимента ученые закрепили тонкие слои мха (не более 1 см толщиной) на нейлоновой сетке с мелкой ячейкой и поместили на стволы деревьев в двух разных местах в городской черте Томска. Исследователи выбирали растущие рядом деревья разных видов: тополя и березы. На стволе каждого дерева на высоте 0,5 и 1,5 м крепили вертикально по 3-4 планшета. Всего было использовано 27 сеток размером примерно с лист бумаги А4. Они находились на деревьях больше 20 недель — с конца мая по начало октября. При этом мох на большинстве сеток сохранил жизнеспособность.
Снятый с деревьев мох обработали в лаборатории, превратив в однородные порошки. Чтобы выяснить, какие химические элементы содержатся в образцах, ученые воспользовались методом нейтронно-активационного анализа, при котором образец подвергается бомбардировке нейтронами. В результате образуются радиоактивные ядра, и по излучению изотопов определяют, какие химические элементы содержатся в образце. Анализ показал, что в образцах повышена концентрация хрома, цезия, гафния, калия, лютеция, молибдена, рубидия, самария, сурьмы, урана, тербия, иттербия, тория и европия. Появление большинства этих элементов связано с близостью мест мониторинга к дорогам и промышленным предприятиям.
Исследователи сравнили концентрации химических элементов в образцах мха, находившихся в одной и той же точке, но на разных деревьях или расположенных на разной высоте. На накопление мхом большинства химических элементов не оказали никакого влияния ни вид дерева, ни положение образца относительно источников загрязнения (дорог и предприятий), ни высота размещения образца. Обнаружилось только два исключения. Рубидий и калий лучше накапливаются на высоте 1,5 м, чем 0,5 м. Кроме того, уровень калия в мхе на тополях оказался выше, чем на березах. Эти отличия были заметны только в одном из двух мест, где проводился мониторинг, и нуждаются в дополнительной проверке.
«Нам удалось показать, что метод активного биомониторинга с использованием эпифитных мхов дешев и удобен для применения, – подчеркивает руководитель проекта РНФ Наталья Рогова. – Такие мхи не требуют специальных устройств для размещения, так что подготовить образцы и разместить их даже на большой территории очень просто. При этом, как доказало наше исследование, неважно, на каких деревьях и как именно вы размещаете образцы. Метод может значительно упростить экологические исследования, так как может быть адаптирован для любой территории».
