FEATURES OF ADSORPTION OF PARTICULATE MATTER BY NEEDLES AND LEAVES OF TREES IN IRKUTSK URBAN FORESTS

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The pollution of natural forests preserved on the territory of the Irkutsk city was studied in terms of the level of adsorption of aerosol particles (particulate matter, PMx) by main forest-forming species of woody plants. The needles of Scotch pine (Pinus sylvestris L.) and Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.), as well as leaves of Silver birch (Betula pendula Roth) were sampled on the laid test plots to study their sorption capacity in relation to PMx. Using the methods of scanning electron microscopy and X-ray spectral microanalysis, a wide variety of shapes, sizes, and chemical composition of aerosol particles on the surface of needles and leaves was shown. The adsorbed PMx particles were found to contain carbon, silicon, sulfur, calcium, phosphorus, chlorine, and magnesium in the greatest amount; a significant proportion of heavy metals present in the form of metallized particle accumulations, in which the metal content can reach 80%. It has been shown that aerosol particles actively penetrate needle/leaf tissues through stomata and cuticle, damaging them. With a high level of pollution by PMx, complete clogging of the stomata and heavy destruction of dermal tissues are often observed. The high level of adsorption of particulate matter by needles and leaves of trees indicates a high cleaning capacity of urban forests. At the same time, pollution with PMx particles has a powerful negative effect on physiological and biochemical processes of a tree organism, which is manifested in a sharp violation of the parameters of photosynthesis, transpiration, and inhibition of growth processes.

Авторлар туралы

T. Mikhailova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Siberian Branch of RAS

Email: sherolga80@mail.ru
Russia, 664033, Irkutsk, Lermontova Str., 132

O. Shergina

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Siberian Branch of RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: sherolga80@mail.ru
Russia, 664033, Irkutsk, Lermontova Str., 132

A. Mironova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Siberian Branch of RAS

Email: sherolga80@mail.ru
Russia, 664033, Irkutsk, Lermontova Str., 132

Әдебиет тізімі

  1. Aquil S., Ahmad S.H., Reshi Z.A., Iqbal M. 2003. Physiological and biochemical response of Albizzia lebbeck Benth. to coal smoke pollution. – Poll. Res. 22 (4): 489–493.
  2. Avdeyeva E.V., Panov A.I. 2017. Bioindikatsiya urboekosistem po morfologicheskim priznakam khvoinykh rastenii [Bioindication of urban ecosystems by morphological features of coniferous plants]. – Khvoinyye boreal’noy zony. 35 (1–2): 7–14 (In Russ.).
  3. Baldacchini C., Sgrigna G., Clarke W., Tallis M., Calfapietra C. 2019. An ultra-spatially resolved method to quali-quantitative monitor particulate matter in urban environment. – Environ. Sci. Pollut. Res. 26: 18719–18729.
  4. Bol’shakov N.M. 2006. Rekreatsionnoye lesopol’zovaniye [Recreational forest management]. Syktyvkar. 312 p. (In Russ.).
  5. Chupakhina G.N., Maslennikov P.V., Skrypnik L.N., Besserezhnova M.I. 2012. Reaktsiya pigmentnoi i antioksidantnoi sistem rastenii na zagryazneniye okruzhayushchei sredy g. Kaliningrada vybrosami avtotransporta [The response of the pigment and antioxidant systems of plants to environmental pollution in Kaliningrad by vehicle emissions]. – Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2 (18): 171–185 (In Russ.).
  6. Fitotoksichnost’ organicheskikh i neorganicheskikh zagryaznitelei [Phytotoxicity of organic and inorganic pollutants]. 1986. Kiyev. 216 p. (In Russ.).
  7. Giniyatullin R.H., Ibragimova A.H. 2016. Intensivnost’ biologicheskogo pogloshcheniya tyazhelykh metallov v organakh berezy povisloi (Betula pendula Roth.) v usloviyakh promyshlennogo zagryazneniya [Intensity of biological absorption of heavy metals in the organs of silver birch (Betula pendula Roth.) under conditions of industrial pollution]. – Lesnoi vestnik. 2: 74–80 (In Russ.).
  8. Guderian R. 1979. Zagryazneniye vozdushnoi sredy [Air pollution]. Moscow. 200 p. (In Russ.).
  9. Jin E.J., Yoon J.H., Bae E.J., Jeong B.R., Yong S.H., Choi M.S. 2021. Particulate Matter Removal Ability of Ten Evergreen Trees Planted in Korea Urban Greening. – Forests. 12 (4): 438.
  10. Kalugina O.V., Mikhailova T.A., Shergina O.V. 2018. Biochemical Adaptation of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) to Technogenic Pollution. – Contemp. Probl. Ecol. 11 (1): 79–88.
  11. Khanna-Chopra R. 2012. Leaf senescence and abiotic stresses share reactive oxygen species-mediated chloroplast degradation. – Protoplasma. 249 (3): 469–481.
  12. Kulagin Yu.Z. 1980. Lesoobrazuyushchiye vidy, tekhnogenez i prognozirovaniye [Forest-forming species, technogenesis and forecasting]. Moscow. 116 p. (In Russ.).
  13. Lesokhozyaystvennyi reglament lesnykh massivov, raspolozhennykh v granitsakh munitsipal’nogo obrazovaniya “gorod Irkutsk” [Forestry regulation of forest areas located within the boundaries of the municipality “Irkutsk city”]. 2017. https://admirk.ru/authority/documents/element/114495/ (accessed: 13.07.2022) (In Russ.).
  14. Letter C., Jäger G. 2020. Simulating the potential of trees to reduce particulate matter pollution in urban areas throughout the year. – Environ. Dev. Sustain. 22: 4311–4321.
  15. Lichtenthaler H.K. 1987. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. – Meth. Enzymol. 148: 350–382.
  16. Live Animated Air Quality Map. 2022. https://www.iqair.com/ru/air-quality-map (accessed: 12.12.2022).
  17. Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. 2010. Hamburg. 477 p.
  18. Maslennikov P.V., Chupakhina G.N., Skrypnik L.N., Fe-durayev P.V., Mel’nik A.S. 2018. Otsenka antioksidantnogo potentsiala rastenii urboekosistem v usloviyakh antropogennogo zagryazneniya pochv [Estimation of the antioxidant potential of plants in urban ecosystems under conditions of anthropogenic soil pollution]. – Ekologiya. 5: 342–354 (In Russ.).
  19. Nikolayevskiy V.S. 1979. Biologicheskiye osnovy gazoustoichivosti rastenii [Biological bases of the gas-resistance of plants]. Moscow. 280 p. (In Russ.).
  20. Orexov D.I., Yakovleva O.V., Goryachev S.N., Protopopov F.F., Alekseyev A.A. 2015. Ispol’zovaniye parametrov induktsii flyuorestsentsii khlorofilla a dlya otsenki sostoyaniya rastenii v usloviyakh antropogennoi nagruzki [The use of the parameters of chlorophyll a fluorescence induction for assessment of plant state under anthropogenic load]. Biofizika. 60: 263–268 (In Russ.).
  21. Praktikum po fiziologii rastenii [Workshop on plant physio-logy]. 1990. Moscow. 271 p. (In Russ.).
  22. Rozhkov A.S., Mikhailova T.A. 1993. The Effect of Fluorine-Containing Emissions on Conifers. Berlin. 143 p.
  23. Rukovodstvo po kontrolyu zagryazneniya atmosfery. RD 52.04.667-2005 [Air Pollution Control Guide. GD 52.04.667-2005]. 2006. Moscow. 50 p. (In Russ.).
  24. Shergina O.V., Mikhaylova T.A. 2007. Sostoyaniye drevesnykh rastenii i pochvennogo pokrova parkovykh i lesoparkovykh zon g. Irkutska [Condition of trees and soil cover of park and forest park areas in Irkutsk]. Irkutsk. 200 p. (In Russ.).
  25. Smit U.Kh. 1985. Les i atmosfera [Forest and atmosphere]. Moscow. 429 p. (In Russ.).
  26. Taksatsiya otdel’nogo dereva [Taxation of a single tree]. 2020. Yekaterinburg. 160 p. (In Russ.).
  27. Tang J., Yang Z., Tui Y., Wang·J. 2022. Fine particulate matter pollution characteristics and source apportionment of Changchun atmosphere. – Environ. Sci. Pollut. Res. 29: 12694–12705.
  28. Tarkhanov S.N., Biryukov S.Yu. 2014. Vliyaniye atmosfernogo zagryazneniya na fotosinteziruyushchii apparat Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb × P. abies (L.) Karst. v severnoy taige basseina Severnoy Dviny [The effect of atmospheric pollution on the photosynthetic apparatus Pinus sylvestris L. and Picea obovata Ledeb × P. abies (L.) Karst. in the northern taiga of the Northern Dvina basin]. – Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy “Lesnoy zhurnal”. 1: 20–26 (In Russ.).
  29. Tuzhilkina V.V. 2009. Reaktsiya pigmentnoi sistemy khvoinykh na dlitel’noye aerotekhnogennoye zagryazneniye [Response of the pigment system of conifers to long-term industrial air pollution]. – Ekologiya. 40 (4): 227–232 (In Russ.).
  30. Usman F., Zeb B., Alam K., Huang Z., Shah A., Ahmad I., Ullah S. 2022. In-Depth Analysis of Physicochemical Properties of Particulate Matter (PM10, PM2.5 and PM1) and Its Characterization through FTIR, XRD and SEM–EDX Techniques in the Foothills of the Hindu Kush Region of Northern Pakistan. – Atmosphere. 13: 124.
  31. Vigevani I., Corsini D., Mori J., Pasquinelli A., Gibin M., Comin S., Szwałko P., Cagnolati E., Ferrini F., Fini A. 2022. Particulate Pollution Capture by Seventeen Woody Species Growing in Parks or along Roads in Two European Cities. – Sustainability. 14: 1113.
  32. Vliyaniye zagryaznenii vozdukha na rastitel’nost’ [Effect of air pollution on vegetation]. 1981. Moscow. 184 p. (In Russ.).
  33. Voronin A.A. 2018. Ekosistemnye uslugi lesostepnykh dendrologicheskikh parkov i botanicheskikh sadov dlya ustoichivogo razvitiya [Ecosystem services of forest-steppe dendrological parks and botanical gardens for sustainable development]. – Ekologiya urbanizirovannykh territoriy. 1: 41–44 (In Russ.).
  34. Wu W., Liu Y., Gou Z. 2022. Green infrastructure and urban wellbeing. – Urban. For. Urban. Green. 68: 127485.
  35. Xin L., Wang J., Sun J., Zhang C., Tong X., Wan J., Feng J., Tian H., Zhang Z. 2021. Cellular effects of PM2.5 from Suzhou, China: relationship to chemical composition and endotoxin content. – Environ. Sci. Pollut. Res. 28: 287–299.
  36. Yang J., Chang Y., Yan P. 2015. Ranking the suitability of common urban tree species for controlling PM 2.5 pollution. – Atmospheric Pollut. Res. 6: 267–277.
  37. Zagryazneniye vozdukha i zdorov’ye [Air pollution and health]. 2021. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health (accessed: 10.12.2022) (In Russ.).

© Т.А. Михайлова, О.В. Шергина, А.С. Миронова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».