Содержание фотосинтетических пигментов в листьях травянистых растений городской среды в условиях воздействия летучих органических соединений

В связи с происходящими в настоящее время изменениями в структуре промышленного производства необходимы поиск и разработка новых методов оценки загрязнения атмосферного воздуха летучими органическими соединениями. Для достижения этой цели достаточно эффективно могут быть использованы растения.

Изучены характер и закономерности изменения содержания хлорофиллов а, b и каротиноидов в листьях травянистых растений городской среды при разных дозах воздействия летучих органических соединений и их смесей в заданных условиях.

Результаты эксперимента подтвердили гипотезу о наличии особенностей и закономерностей формирования различных уровней пигментов фотосинтеза растений овсяницы тростниковой при действии неодинаковых по степени летучести загрязнителей через 1 и 3 сут после их введения. Также выявлены группы одинаково действующих на содержание пигментов веществ: на ранних этапах после обработки - пентана, гексана (сильнодействующие), бензола, бенз(а)пирена, о-ксилола (действуют слабее), бутилацетата (практически не проявляет ингибирующий эффект); на более поздних сроках - бенз(а)пирена, о-ксилола, пентана (сильнодействующие вещества), бутилацетата, гексана, бензола (действуют слабее).

Результаты проведенных исследований вносят вклад в изучение токсического действия летучих органических соединений на изменение содержания пигментов фотосинтеза и могут быть использованы для разработки методов оценки загрязнения атмосферного воздуха летучими органическими соединениями с использованием пигментов травянистых растений.

1. Duan J., Fu B., Kang H., Song Z., Jia M., Cao D., Wei A. Response of gas-exchange characteristics and chlorophyll fluorescence to acute sulfur dioxide exposure in landscape plants. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2019, vol. 171, pp. 122-129. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.12.064

2. Popek R., Przybysz A., Gawronska H., Klamkowski K., Gawronski S. Impact of particulate matter accumulation on the photosynthetic apparatus of roadside woody plants growing in the urban conditions. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2018, vol. 163, pp. 56-62. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.07.051

3. De Carvalho R. M., Szlafsztein C. F. Urban vegetation loss and ecosystem services: the influence on climate regulation and noise and air pollution. Environment Pollution, 2019, vol. 245, pp. 844-852. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.10.114

4. Chen H., Wang B., Xia D.-S., Fan Y.-J., Liu H., Tang Z.-R., Ma S. The influence of roadside trees on the diffusion of road traffic pollutants and their magnetic characteristics in a typical semi-arid urban area of Northwest China. Environment Pollution, 2019, vol. 252, pp. 1170-1179. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.06.023

5. Mingorance M. D., Valdes B., Rossini Oliva S. Strategies of heavy metal uptake by plants growing under industrial emissions. Environment International, 2007, vol. 33, no. 4, pp. 514-520. https://doi.org/10.1016/j.envint.2007.01.005

6. Jiang X., Chen H., Liao Y., Ye Z., Li M., Klobucar G. Ecotoxicity and genotoxicity of polystyrene microplastics on higher plant Vicia faba. Environment Pollution, 2019, vol. 250, pp. 831-838. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.04.055

7. Krzeslowska M., Timmers A. C. J., Mleczek M., Niedzielski P., Rab^da I., Wozny A., Golinski P. Alterations of root architecture and cell wall modifications in Tilia cordata Miller (Linden) growing on mining sludge. Environment Pollution, 2019, vol. 248, pp. 247-259. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.02.019

8. Douglas A. N. J., Irga P. J., Torpy F. R. Determining broad scale associations between air pollutants and urban forestry : a novel multifaceted methodological approach. Environment Pollution, 2019, vol. 247, pp. 474-481. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.12.099

9. Haroni N., Badehian Z., Zarafshar M., Bazot S. The effect of oil sludge contamination on morphological and physiological characteristics of some tree species. Ecotoxicology, 2019, vol. 28, no. 5, pp. 507-519. https://doi.org/10.1007/s10646-019-02034-0

10. Bell J. N., Honour S. L., Power S. A. Effects of vehicle exhaust emissions on urban wild plant species. Environment Pollution, 2011, vol. 159, no. 8-9, pp. 1984-1990. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.03.006

11. Honour S. L., Bell J. B., Ashenden T. W., Cape J. N., Sally A. P. Responses of herbaceous plants to urban air pollution: effects on growth, phenology and leaf surface characteristics. Environment Pollution, 2009, vol. 157, pp. 1279-1286. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.11.049

12. Niu L., Xu C., Zhou Y., Liu W. Tree bark as a biomonitor for assessing the atmospheric pollution and associated human inhalation exposure risks of polycyclic aromatic hydrocarbons in rural China. Environment Pollution, 2019, vol. 246, pp. 398-407. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.12.019

13. Wang X. T., Zhou Y., Hu B. P., Fu R., Cheng H. X. Biomonitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons and synthetic musk compounds with Masson pine (Pinus massoniana L.) needles in Shanghai, China. Environment Pollution, 2019, vol. 252, pp. 1819-1827. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.07.002

14. Wu X., Zhu L., Zhu L. Prediction of organic contaminant uptake by plants: modified partition-limited model based on a sequential ultrasonic extraction procedure. Environment Pollution, 2019, vol. 246, pp. 124-130. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.11.066.

15. Cape J. N. Effects of airborne volatile organic compounds on plants. Environment Pollution, 2003, vol. 122, pp. 145-157. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(02)00273-7

16. Sriprapat W., Suksabye P., Areephak S., Klantup P., Waraha A., Sawattan A., Thiravetyan P. Uptake of toluene and ethylbenzene by plants: removal of volatile indoor air contaminants. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2014, vol. 102, рр. 147-151. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.01.032

17. Maslenko E. A. Effects of benzene derivatives (xylol and aromatic acids) and 2-methyl-1,3-dioxolane on algae and higher plants. Abstract of Ph. D. diss. Boroc, 2006. 22 p. (in Russian).

18. Decree of the Ministry of Health of the Republic of Belarus “On the approval and implementation of standards for maximum allowable concentrations of pollutants in the atmospheric air and approximately safe levels of exposure to pollutants in the atmospheric air of settlements and places of mass recreation of the population” of 08.11.2016 No. 113. National Center of Legal Information of the Republic of Belarus. Available at: http://pravo.by/upload/docs/op/W21631467p_1485896400.pdf (accessed 22.08.2019) (in Russian).

19. Kabashnikova L. F. Photosynthetic apparatus and productivity potential of cereals. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011. 327 р. (in Russian).

20. Filov V. A. (ed.). Harmful chemicals. Inorganic compounds of elements of groups I-IV. Leningrad, Khimiya (Leningradskoe otdelenie) Publ., 1988. 512 р. (in Russian).