способ оценки содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе с помощью листостебельных мхов

Формула изобретения

Способ оценки содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе, согласно которому в качестве биоиндикатора используют мох, выполняющий функции сорбирующей поверхности и живого поглотителя тяжелых металлов из атмосферы, отобранный на пунктах сбора площадью не менее 5×5 м не ближе 50 м от дороги, упакованный в полиэтиленовые мешки и транспортированный в лабораторию, где отобранный мох очищают от инородных включений, отличающийся тем, что в качестве биоиндикатора используют листостебельный мох вида Leskea polycarpa Hedw., отобранный, высушенный, подготовленный методом кислотной минерализации для анализа методом атомно-абсорбционной спектрометрии, на основании результатов этого анализа делают вывод о загрязненности атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Cu, Ni, Co, Pb, Zn) путем сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах мхов, отобранных на исследуемой территории относительно проб мхов, отобранных на фоновой территории.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологии, в частности к оценке содержания тяжелых металлов, таких как Cu, Ni, Co, Pb, Zn, в атмосферном воздухе по степени их накопления тканями листостебельных мхов, выполняющих функции живого поглотителя и сорбирующей поверхности.

Известно, что традиционным путем определения содержания тяжелых металлов и наличия других элементов в атмосфере является анализ воздушных фильтров (аспирационный метод) или анализ атмосферных осадков (седиментационный метод). (Ермакова Е.В., Фронтасьева М.В., Стейннес Э. Изучение атмосферных выпадений тяжелых металлов на территории Тульской области с помощью метода мхов-биомониторов // Экологическая химия. - 2004. - №13 (3). - с.167-180). Это требует использования передвижных и стационарных станций по отбору и анализу проб воздуха, включающих дорогостоящее и громоздкое оборудование, а также оценивает загрязнение атмосферного воздуха только в данной точке и в данный момент времени, что не дает полноценного представления о состоянии атмосферного воздуха. Предлагаемый метод направлен на устранение этих недостатков, в частности он позволяет оценивать загрязнение воздуха тяжелыми металлами за определенный период времени, а также проводить ретроспективный анализ.

Также известно, что для целей бриомониторинга обычно используются напочвенные виды мхов, например Pleurozium schreberi (Berg Т. and Steinnes E. (1997) Use of mosses (Hylocomium Splendens and Pleurozium Schreberi) as biomonitors of heavy metal deposition: From relative to absolute deposition values. Environment Pollution. 98, 61-71).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ биоиндикации радиоактивного атмосферного загрязнения путем использования сфагнового мха. Для этого из мхов, собранных на пунктах отбора, изготавливают пробы для экспонирования и для контрольных образцов. Пробы устанавливают по сети опробования, подвешивая на деревьях или на шестах на высоте 1,8 м от поверхности земли (Патент RU №2188441, G01W 1/00, 27.08.2002). Недостатком данного метода является ограниченная область его применения (только радиационный мониторинг).

По аналогии предлагается использование бриофитов для мониторинга тяжелых металлов в атмосферном воздухе.

Основной задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение оптимальных условий существования живых организмов и, в частности, человека.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценки содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе, согласно которому в качестве биоиндикатора используют мох, выполняющий функции сорбирующей поверхности и живого поглотителя тяжелых металлов из атмосферы, отобранный на пунктах сбора площадью не менее 5×5 м не ближе 50 м от дороги, упакованный в полиэтиленовые мешки и транспортированный в лабораторию, где отобранный мох очищают от инородных включений, в отличие от прототипа в качестве биоиндикатора используют листостебельный мох вида Leskea polycarpa Hedw., отобранный, высушенный, подготовленный методом кислотной минерализации для анализа методом атомно-абсорбционной спектрометрии, на основании результатов этого анализа делают вывод о загрязненности атмосферного воздуха тяжелыми металлами (Cu, Ni, Co, Pb, Zn) путем сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах мхов, отобранных на исследуемой территории относительно проб мхов, отобранных на фоновой территории.

Относительно прототипа новым в способе является то, что в качестве биоиндикатора загрязнения воздуха тяжелыми металлами (Cu, Ni, Co, Pb, Zn) используют древесные виды мхов, в частности листостебельный мох вида Leskea polycarpa Hedw, выполняющий функции сорбирующей поверхности и живого поглотителя тяжелых металлов из атмосферы.

Новым является и отбор проб. Он заключается в том, что при отборе проб мох отбирается с деревьев на высоте 1-1,5 м острым инструментом. Отобранные пробы собирают в полиэтиленовые пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. В таком виде они доставляются в лабораторию.

Новым является и приготовление проб мхов к определению содержания в них тяжелых металлов, которое проводят следующим способом. Сначала пробы очищают от инородных включений, рассыпают на чистую бумагу и высушивают в течение 1 недели. Высушенные пробы собирают в бумажные пакеты с обязательным указанием даты и места сбора. Это позволяет хранить пробы мхов продолжительное время, при этом не оказывается влияния на содержание тяжелых металлов в пробах. Непосредственно перед анализом проводится пробоподготовка методом кислотной минерализации.

Пример конкретной реализации

Пробы листостебельного мха вида Leskea polycarpa Hedw. отбирают на пунктах сбора площадью не менее 5×5 м не ближе 50 м от дороги с деревьев на высоте 1-1,5 м острым инструментом. Отобранные пробы собирают в полиэтиленовые пакеты с обязательным указанием даты и места сбора и доставляют в лабораторию. Сначала пробы очищают от инородных включений, рассыпают на чистую бумагу и высушивают на открытом воздухе в течение 1 недели, упаковывают в бумажные пакеты, маркируют с указанием места и времени отбора. В таком виде пробы могут храниться продолжительное время, что позволяет использовать их для целей ретроспективного анализа. Для анализа берут навеску пробы мха массой не менее 2 г. Анализ содержания тяжелых металлов (Cu, Ni, Co, Pb, Zn) в образцах мхов проводят методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией с предварительной пробоподготовкой (Ермаченко Л.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ в санитарно-гигиенических исследованиях. - М.: Медицина, 1997. - 207 с.). Методом пробоподготовки является полная минерализация до состояния влажных солей с использованием концентрированных азотной, соляной, хлорной кислот и перекиси водорода медицинской. Выводы о загрязненности атмосферного воздуха указанными тяжелыми металлами делается на основании сравнения концентрации тяжелых металлов в пробах мхов, отобранных на исследуемой территории относительно проб мхов, отобранных на фоновой территории.

Таблица
№ п/п	Концентрация, мг/кг
	Cu	Ni	Со	Pb	Zn
1	61,1±40,3	180±79	44,4±19,5	13,9±9,2	482±212
2	73,6±48,6	216±95	20,8±9,2	28,6±18,9	619±272
3	28,6±18,9	20,9±13,8	2,92±1,92	16,5±10,9	255±112
Фон	10,6±7,0	13,0±8,6	1,26±0,83	7,83±5,17	91,3±60,3

Как видно из таблицы, наибольшее содержание таких тяжелых металлов, как Cu, Ni, Pb, Zn содержится в пробах, отобранных в точке 2. Таким образом, атмосферный воздух относительно фоновой территории наиболее загрязнен Cu, Ni, Pb, Zn в точке 2.