XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка качества состояния атмосферного воздуха на территории Краснофлотского района города Хабаровска

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кандрашкина В.А. 1

---

1МБОУ кадетская школа 1 им.Ф.Ф.Ушакова

Кандрашкина И.Н. 1Соболева З.Ю. 2

---

1МБОУ кадетская школа 1 им.Ф.Ф.Ушакова

2МБОУ СОШ 2 г.Николаевска-на-Амуре

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Атмосферный воздух – это жизненно важный компонент окружающей среды, от качества которого зависит здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций, зданий, сооружений. [13]

На формирование качества атмосферного воздуха в Хабаровском крае влияют различные факторы, в том числе степень индустриализации, интенсивное передвижение танспортных средств, а так же климатические особенности. В связи с ростом в последнее время обьемов промышленного производства и уменьшением численности населения обьем выбросов на одного жителя края вырос со 222 кг в 2010 году до 241 кг в 2020 году. Эта тема является актуальной потому, что с каждым годом возрастает количество техногенных объектов, которые в свою очередь сильно влияют на состояние окружающей среды, в частности на состояние воздуха.

Изучение состояния атмосферного воздуха – важная составляющая социально-экономической оценки региона. Одним из перспективных способов определения качества атмосферного воздуха является метод биоиндикации, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов биоиндикаторов. [6] Актуальность вопроса использования методов биоиндикации подтверждает большое количество научных работ, диссертаций, книг по данной теме.

Экспресс–методы биоиндикации, позволяют дать быструю и точную оценку состояния окружающей среды и в отличие от классических методов, более перспективны и менее трудоемки. Биоиндикация обращается к живому объекту, который реагирует на весь комплекс загрязняющих веществ. Растения очень чутко реагируют на загрязнение окружающей среды, что обуславливает использование их в качестве индикаторов загрязненности атмосферы. Методы биоиндикации, которые мы рассмотрели в работе – доступны, наглядны, достаточно понятны. Работа формирует общее понятие о важности методов биоиндикации и позволяет дать комплексную оценку степени загрязненности воздуха одного из районов города Хабаровска.

Цель: исследование состояния атмосферного воздуха на территории Краснофлотского района г. Хабаровска в 2021 году в сравнении с данными за 2020 год.

Задачи:

1) провести оценку степени загрязнения воздуха на территории Краснофлотского района г. Хабаровска методами биоиндикации в 2021 году в сравнении с данными за 2020 год;

2) провести учет автотранспорта на территории Краснофлотского района г. Хабаровска в 2021 году в сравнении с данными за 2020 год;

3) определить корреляционную связь между показателями биоиндикационных исследований в 2021 году.

Объект – территория Краснофлотского района г. Хабаровска.

Предмет – качество атмосферного воздуха на территории Краснофлотского района г. Хабаровска.

Научная новизна исследования состоит в том, что впервые осуществлено многокомпонентное исследование биоиндикационных параметров фитобиоты на территории Краснофлотского района г. Хабаровска и дана оценка его состояния.

Гипотеза – степень загрязнения атмосферного воздуха на территории Краснофлотского района города Хабаровска в 2021 году изменилась, в сравнении с данными за 2020 год, и зависит от количества автомобильного транспорта.

Методы исследования: метод лихеноиндикации; метод подсчета количества выхлопов автомобильного транспорта; экспресс-метод биоиндикации на основе состояния хвои сосны обыкновенной; тест по Гертелю; интегральная экспрес-оценка качества среды по степени флуктуирующей асимметрии листовой пластины на примере березы даурской; метод для обработки данных: Microsoft Excel.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Состояние атмосферного воздуха г. Хабаровска

Из государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Хабаровском крае»: «Ведущими источниками загрязнения атмосферного воздуха в крае остаются предприятия по производству электроэнергии, газа и воды, топливной промышленности, транспорт, котельные. Вклад автотранспорта в суммарные выбросы в атмосферу городских поселений составляет 45%. [5]

Приоритетными веществами, формирующими загрязнение атмосферного воздуха, являются: бенз(а)пирен, взвешенные вещества, формальдегид, азота диоксид, углерода оксид.»

Воздух наиболее загрязнен в зоне влияния промышленных предприятий и вблизи дорог с интенсивным движением транспорта. Увеличение среднемесячных концентраций бенз(а)пирена отмечается в холодный период года при неблагоприятной для рассеивания выбросов метеорологической обстановке (высокая повторяемость приземных и приподнятых инверсий, слабые скорости ветра).

По словам Сидорова В.О., председателя краевого совета Хабаровского краевого отделения «Всероссийское общество охраны природы»: «Состояние воздуха в Хабаровском крае в принципе внушает беспокойство. Растет как количество транспорта, так и количество стационарных источников выбросов».

Таким образом, несмотря на то, что содержание некоторых загрязнителей в атмосферном воздухе г. Хабаровска не превышает ПДК, их количество значительно больше естественных фоновых концентраций, что оказывает негативное влияние на жизнедеятельность живых организмов.

1.2. Понятие биоиндикации

Использование живых организмов в качестве чувствительных к загрязнению окружающей среды уходит своими корнями в древние века. Живший в 327 - 287 гг. до н. э. Теофраст написал широко известную работу «Природа растений», в которой содержится немало советов о том, как по характеру растительности судить о свойствах земель. Аналогичные сведения можно встретить в трудах римлян Катона и Плиния Старшего.

Идею биоиндикации с помощью растений сформулировал еще в I в. до н. э. Колумелла: «Рачительному хозяину подобает по листве деревьев, по травам или по уже поспевшим плодам иметь возможность здраво судить о свойствах почвы и знать, что может хорошо на ней расти». Это направление, ныне получившее название ландшафтной биоиндикации, успешно используется в практических целях. [13]

В нашей стране основоположником биоиндикационного использования растений, оценки свойств почв и подстилающих горных пород по особенностям развития растений и составу растительного покрова, бесспорно, считают А. П. Карпинского. А.П. Карпинский писал о возможности растительной биоиндикации. По словам Кашина В.К., Иванова Г.М. (1998), «растения являются высокоинформативным индикатором уровня доступных форм химических элементов в окружающей среде и основным источником их для человека и животных. В связи с этим они представляют большой интерес в качестве эффективных объектов при экологическом мониторинге загрязнения окружающей среды …»

Термин биоиндикация прошёл долгий путь развития, до того момента, как был сформулирован в 1988 году Криволуцким: «Биоиндикация – это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений». До этой формулировки термин не имел четкого определения, хотя и встречался во многих трудах естествоиспытателей [1].

Главной задачей биоиндикации является адекватная оценка антропогенного воздействия на экосистему. Оценить биотические последствия отклонения экологических факторов и условий от нормы можно лишь на примере живого организма. Для этого используют так называемые биоиндикаторы, организмы.

Основными исходными понятиями в биоиндикации являются «биоиндикатор» и «объект индикации». Объектами индикации могут быть различные природные тела или иные свойства и протекающие в них процессы. Показатели, которые при этом используются, называются индикаторами.

Биоиндикаторами могут быть живые организмы, обладающие хорошо выраженной реакцией на внешне воздействие: различные виды бактерий, водорослей, грибов, растений, животных и т.п. Ведущая роль при этом принадлежит фитоиндикации – изучению реакций растений на стрессовые воздействия. Чаще всего в качестве биоиндикаторов используют лишайники (лихеноиндикация), мхи (бриоиндикация), сосудистые растения (широко используются древесные растения – дендроиндикация). Биоиндикаторы могут быть прямыми и косвенными. Если реакция живого организма вызвана непосредственным воздействием внешнего фактора, то говорят о прямой индикации. У косвенных индикаторов реакция возникает через систему опосредованных взаимосвязанных реакций на прямую не связана со стрессовым воздействием. [8]

Таким образом, биоиндикацию можно определить, как совокупность методов и критериев, предназначенных для поиска информативных компонентов экосистем.

1.3. Области применения биоиндикаторов

Одной из областей применения биоиндикации является оценка качества воздуха. Загрязнение воздуха имеет место в том случае, если в смеси имеются вещества в таких количествах и так долго, что создают опасность для человека, животных растений или имущества.

От загрязнения воздуха страдают все живые организмы, но особенно растения. По этой причине растения, в том числе низшие, наиболее пригодны для обнаружения начального изменения состава воздуха. Соответствующие индексы дают количественное представление о токсичном эффекте загрязняющих воздух веществ. [9]

Лишайники являются симбиотическими организмами. Многими исследователями показана их пригодность для целей биоиндикации. Они обладают весьма специфическими свойствами, так как реагируют на изменение состава атмосферы, обладают отличной от других организмов биохимией, широко распространены по разным типам субстратов, начиная со скал и кончая корой и листьями деревьев, удобны для экспозиции в загрязненных районах. [3]

С помощью лишайников можно получать достоверные данные об уровне загрязнения воздуха. При этом можно выделить группу химических соединений и элементов, к действию которых лишайники обладают сверхповышенной чувствительностью: оксиды серы и азота, фторо- и хлороводород, а также тяжелые металлы. Многие лишайники погибают при невысоких уровнях загрязнения атмосферы этими веществами. Процедура определения качества воздуха с помощью лишайников носит название лихеноиндикации. [3]

Оценку чистоты воздуха можно проводить с помощью высших растений. Например, голосеменные – отличные индикаторы чистоты атмосферы.

Последствия нарушений в индивидуальном развитии растений могут быть выявлены также по частоте встречаемости морфологических отклонений, величине показателей флуктуирующей асимметрии, методом анализа сложноорганизованных комплексных структур. Уровни любых отклонений от нормы оказываются минимальными лишь при оптимальных условиях возрастают при любых стрессирующих воздействиях. [10]

ГЛАВА II. ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на 5 участках, расположенных на территории Краснофлотского района города Хабаровска с сентября по ноябрь 2021 года (приложение 1,2). Полученные показатели сравнивали с данными за 2020г.

Методы исследования:

Аналитические: работа со специальной литературой, Интернетом.

Практические: а) метод лихеноиндикации; б) метод подсчета количества выхлопов автомобильного транспорта; в) экспресс-метод биоиндикации на основе состояния хвои сосны обыкновенной; г) тест по Гертелю; д) интегральная экспрес-оценка качества среды по степени флуктуирующей асимметрии листовой пластины на примере березы даурской.

Статистические: а) метод построения корреляционных плеяд по алгоритму Терентьева; б) метод ранговой корреляции Спирмена; в) для математических расчетов использовались статистический пакет SPSS и офисный пакет Microsoft OfficeExcel.

2.1. Метод лихеноиндикации

Лишайники не зря выбраны одними из основных объектов экологического мониторинга. Они чутко реагируют на характер субстрата, на котором растут, на микроклиматические условия и способны изменять свой внешний вид в зависимости от степени загрязненности воздуха. Лишайники распространены по всему Земному шару, их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна. [3]

Преимущества лихеноиндикации перед другими методами мониторинга загрязнений среды - малая стоимость исследований, краткосрочность получения результатов и объективные показания, выражающиеся не в сухих цифрах, а в реальных результатах воздействия на живые организмы антропогенных загрязнителей.

В своей исследовательской работе в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха мы решили использовать лишайники (лихеноиндикация), как показатели чистоты воздуха. Методика изучения загрязнения воздуха при помощи лишайников приведена в приложении 3.

2.2. Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NO_x (смесью выхлопных газов NO и NO₂) и угарным газом (оксид углерода (II), СО), содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NO_x от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NO_x  можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а так же от двигателя в режиме прогрева. [2]

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных (отработанных) газов за определенный промежуток времени.

К основным выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3-10%), углеводороды – несгоревшее топливо (до 3%), оксиды азота (до 0,8%), сажа.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта, может быть определено расчетным методом (приложение 4).

2.3. Экспресс-метод биоиндикации на основе состояния хвои сосны обыкновенной(Pínus sylvеstris)

Выбор хвойных как индикатора загрязнения воздуха связан это с тем, что хвойные породы, помимо высокой радиочувствительности, особенно сильно страдают от сернистого газа. Чувствительность к нему убывает в последовательности: ель – пихта – сосна обыкновенная – лиственница [1].

Продолжительность жизни хвои сосны в нормальных условиях составляет 3 – 4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое существенно превышает пороговое значение. По продолжительности жизни хвои сосны, характеру некрозов и усыхания можно определить сте­пень поражения сосновых насаждений сернистым газом (приложение 5).

2.4. Тест по Гертелю

По наблюдениям Гертеля, толщина воскового слоя на хвое сосны тем больше, чем выше концентрация или продолжительнее воздействие на нее сернистого газа. [11]

Суть метода заключается в том, что определенное количество хвои кипятится в воде. Принимается, что степень помутнения экстракта прямо пропорциональна количеству воска, покрывающего хвою. Чем выше мутность, устанавливаемая с помощью приборов, тем больше концентрация сернистого газа в воздухе (приложение 6).

2.5. Флуктуирующая асимметрия листовой пластины березы даурской (Betula dahurica)

Наиболее доступная и широко применяемая морфогенетическая мера нарушения стабильности развития - флуктуирующая асимметрия как результат неспособности организма развиваться по точно определенным путям. Под флуктуирующей асимметрией понимают мелкие ненаправленные отклонения от симметричного состояния (Захаров В.М., 1987 г.).

Принцип метода основан на выявлении нарушений симметрии развития листовой пластины древесный и травянистых форм растений под действием антропогенных факторов (приложение 7).

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты исследований были сведены в таблицы и представлены сводные графики оценки качества воздуха методами биоиндикации исследуемых участков (приложение 8-11).

3.1. Анализ результатов метода лихеноиндикации

Несмотря на обилие лишайников, нам встретился только один вид накипного лишайника - ксантория (приложение 2). Количество лишайников зависит от количества выбросов и чистоты атмосферного воздуха. Таким образом, анализ результатов полученных методом лихеноиндикации показал, что уровень загрязнения атмосферного воздуха на всех исследуемых площадках соответствует показателю «умеренное загрязнение».

По данным таблицы и диаграммы (приложение 8) видно, что по сравнению с 2020 годом степень покрытия лишайниками в 2021 году уменьшилась на площадках: ост.Почта и ост.кинотеатр «Хабаровск» примерно на 25%, ост.Победа и ост. Депо-2 практически на половину (50%). Чем меньше встречается видов лишайников, и меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратов, тем ниже их жизнеспособность, а, следовательно, воздух на данных территориях сильнее загрязнен. Количество видов лишайников и площадь их проективного покрытия прямо пропорциональны расстоянию от предполагаемого загрязнителя (автодороги).

3.2. Анализ оценки чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки

Подсчет автомобильного транспорта показал, что на всех исследуемых площадках, кроме площадки ост. Полярная увеличилось количество диоксида азота, диоксида серы и оксида углерода по сравнению с 2020 годом и превышает ПДК (среднесуточную). Таблицы и диаграммы приведены в приложение 9.

3.3. Анализ результатов экспресс-метода биоиндикации на основе состояния хвои сосны обыкновенной

В незагрязнённых атмосфере основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои.

Анализ данных о степени усыхания (приложение 10) позволяет нам сделать следующие выводы: показатель нет сухих участков (1 класс усыхания) на участках ост.Почта, ост.Победа, ост.кинотеатр «Хабаровск» составляет более 50%, что свидетельствует о благоприятной экологической обстановки данных территорий. На участках ост. Полярная и ост. Депо-2 к 1 классу относится меньше 20% исследуемых хвоинок. Большой процент хвоинок относится ко 2 и 4 классу усыхания. Что свидетельствует о менее благоприятной экологической обстановке.

3.4. Анализ результатов теста по Гертелю

Для более точного определения степени загрязнения воздуха мы использовали тест по Гертелю.

По внешнему виду раствора в пробирках была определена степень помутнения в баллах. Чем чище воздух, тем больше воска на хвоинках, тем выше степень помутнения раствора. В пробирках с ост. Полярная и ост. Депо-2 прослеживается очень слабое помутнение. В пробирке с участков ост.Почта, ост.Победа, ост.кинотеатр «Хабаровск» помутнение более интенсивное. Результаты работы по тесту Гертеля еще раз подтвердили адекватность оценки состояния атмосферного воздуха по классам усыхания и повреждения хвои.

Таким образом, были выявлены точки с наибольшим показателем уровня загрязнения атмосферного воздуха: ост. Полярная и ост. Депо-2.

3.5. Анализкачества среды по флуктуирующей асимметрии листовой пластины березы даурской

Проведя оценку отклонений состояния листьев берёзы даурской от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития в 2021 г., мы определили, что две территории ост. Полярная и ост. Депо-2 имеют показатель степени загрязнения окружающей среды на уровне «очень грязно» (средний показатель величины асимметрии 1,149 и 0,125) (приложение 11). Состояние здоровья среды в пределах этих участков вызывает беспокойство, т.к. показатель ассиметрии высокий, растения в таких условиях находятся в сильно угнетенном состоянии, поэтому у них проявляются сильные отклонения от билатеральной симметрии. Три точки: ост. Почта, ост. Победа, ост.кинотеатр «Хабаровск» имеют показать «относительно чисто».

Таким образом, в результате проведенных исследований в 2021 году мы получили данные отличающиеся от данных 2020г, на двух участках ост. Полярная и ост. Депо-2 степень загрязнения атмосферного воздуха увеличилась, т.к. ост. Полярная является диспетчерской автобусов и маршруток, а рядом с ост. Депо-2 проходит федеральная автомобильная дорога А 370 «Уссури».

Корреляционная связь показателей степени загрязнения атмосферного воздуха на основе анализа состояния хвои сосны обыкновенной, флуктуирующей асимметрии листьев березы, лихеноиндикации определена на уровне достоверной связи (r=0.356, 0.213, 0.207, соответственно), что свидетельствует о проведении достоверных исследований (рис.1).

Рисунок 1 - Корреляционная связь между показателями биоиндикационных исследований

Примечание: отмечена корреляционная связь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная исследовательская работа показала, что степень загрязнения воздуха в ряде случаев прямо пропорциональна количественному изменению различных морфологических признаков объектов фитобиоты, а хвойные растения, береза даурская, лишайники являются достаточно удобными биоиндикаторами. Это обусловлено высокой скоростью реагирования на изменение состояния окружающей среды.

Собранный материал с точки зрения статистики показывает достаточную полноту и качество проведения измерений. На основе этого, можно сделать вывод о достоверности результатов, полученных при проведении исследования. Полученные данные имеют практическое значение для совершенствования системы мониторинга и управления природной средой в Краснофлотском районе г. Хабаровска.

В результате проведенного исследования наша гипотеза подтвердилась, так как два участка с наибольшим показателем уровня загрязнения атмосферного воздуха: ост. Полярная и ост. Депо-2 находятся вблизи интенсивного движения автотранспорта.

В дальнейшем планируем увеличить количество мониторинговых площадок, и провести комплексный мониторинг состояния атмосферного воздуха города Хабаровска, по которым через несколько лет можно проследить динамику загрязнения воздуха.

Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные данные могут быть использованы для повышения экологической грамотности родителей, детей, при проведении экологических мероприятий, как материал на уроках по экологии, биологии.

На основании проделанной работы мы пришли к следующим ВЫВОДАМ:

1. В результате проведенных исследований на территории Краснофлотского района г. Хабаровска на основе полученных данных 2021 г. в сравнении с 2020г., мы пришли к выводу, что состояние атмосферного воздуха находится в относительно хорошем состоянии. На территории Краснолотского района нет промышленных предприятий, но существуют автомобильные дороги, государственная трасса, некоторые предприятия, магазины, которые также пагубно влияют на состав атмосферного воздуха района.

Из пяти исследуемых участков на территории Краснофлотского района, только два участка с наибольшим показателем уровня загрязнения атмосферного воздуха: ост. Полярная и ост. Депо-2. Это связано с увеличением автомобильного транспорта, и полученные данные мы подтверждаем методами биоиндикации: сократилось проективное покрытие лишайников, показатель флуктуирующей асимметрии листьев и экспресс-оценка загрязнения воздуха с использованием сосны обыкновенной подтверждают полученные данные.

2. Выявлены показатели степени загрязнения атмосферного воздуха в Краснофлотском районае города Хабаровска и соответствуют следующему уровню: территории ост. Полярная и ост. Депо-2 имеют показатель степени загрязнения окружающей среды на уровне «очень грязно», а три территории: ост. Почта, ост. Победа, ост. кинотеатр «Хабаровск» имеют показать «относительно чисто». Создана база данных с полученными показателями.

3. Корреляционный анализ показал, что уровень загрязнения атмосферного воздухазависит отколичества автомобильного транспорта, состояния хвои сосны обыкновенной, флуктуирующей асимметрии листьев березы, лихеноиндикации в Краснофлотском районе города Хабаровска (r=0.356, 0.213, 0.207).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Ашихмина Т. Я. Экологический мониторинг. – М.: Академический Проект; Альма Матер, 2008. – 416 с.

Басков В.Н., Видманова Е.И. Негативные воздействия транспортных потоков и их оценка / В. Н. Басков, Е. И. Видманова // Научное обозрение. 2011. № 1. С. 49;

Боголюбов А.С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации: метод. пособие / А.С. Боголюбов, М.В. Кравченко. – М.: Экосистема, 2001. – 15 с.;

Волкова П.А., Шипунов А.Б. Статистическая обработка данных в учебно-исследовательских работах. - М.: Экопресс, 2008. - 60 с.;

Доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологическом благополучии населения Хабаровского края в 2018 году»: г. Хабаровск: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Хабаровскому краю, 2019 г. - 115с.;

Изучаем экологию экспериментально: Практикум по экол. оценке состояния окружающей среды / С. В. Алексеев, А. М. Беккер ; Санкт-Петербург. ун-т пед. мастерства, Каф. теории и методики естественнонауч. образования, СПб. Санкт-Петербург. гор. ун-т пед. мастерства, 1993,— 64 с.;

Ляшенко О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие. – СПб: СПб ГТУРП, 2012. – 67 с.;

Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / О.П. Мелехова и др.; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. - 2-е изд., испр. - Москва: Академия, 2008. - 287 с.;

Пчелкин А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды. Методическое пособие. - М.: Экосистема, 1997г.;

Федорова А.И. Биоиндикация состояния городской среды по реакциям древесных растений//Геоэкологические проблемы устойчивого развития городской среды. Воронеж: Изд-во Квадрат, 1996. - С. 213;

Федорова А. И., Никольская А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. – М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2003. – 288 c.

Физиология растений. Под ред. В. Артамонова. – М.: Агропромиздат, 2008. – 334 с.

Христофорова Н.К. Основы экологии: Учебное пособие / Н.К. Христофорова, К.В. Яновская. - Владивосток: Дальнаука, 1999. – 516 с.;

Шихова Н. С. Биохимическая оценка состояния городской среды // Экология. 1997. №2. С. 146 – 149.

Шкараба Е.М., Селиванов А.Е. Использование лишайников в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды: Учебное пособие. - Пермь. Изд. ПГПУ, 2001г.;

Якунина И.В. , Попов Н.С. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг: Учебное пособие. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009. - 188 с.;

http://ecokub.ru/

http://www.ecoregion.ru/journal.php

Приложение 1

ТЕРРИТОРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА КРАСНОФЛОТСКОГО РАЙОНА

Г. ХАБАРОВСКА

Приложение 2

ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Приложение 3

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПРИ ПОМОЩИ ЛИШАЙНИКОВ

Оборудование: рамка дня подсчета проективного покрытия лишайниками деревьев, лупа, определитель растений, бумага, ручка.

Ход работы:

1. На каждом участке выбираем лиственное дерево 30-40 летнего возраста, растущее вертикально.

2. На дереве регистрируем наличие лишайников.

3.Определяем видовой состав лишайников на обследуемом дереве.

4. При помощи рамки из прозрачного материала с внутренним размером 10 х 10 см, разделенную на 100 квадратов 1 х 1 см. (один квадрат составляет 1% площади пленки) определяем проективное покрытие лишайниками стволов деревьев.

Прикладывая прозрачную палетку размером 10х10 см, на высоте 1 - 1,5 м от земли по методике исследователей (Пчелкин А.В., Боголюбов А.С.) плотно к стволу дерева, производим подсчёт количества квадратов с лишайниками. Используя формулу (1) и данные таблицы производим сопоставление данных расчета со шкалой качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев.

Шкала качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев

Отмечаем: тип роста лишайников, степень покрытия, частота встречаемости. Результаты заносим в таблицу.

Общее проективное покрытие в процентах (ПП) вычисляем по формуле:

ПП= (100 a + 50 b) / C, (1)

где С - общее число квадратов сеточки (при использовании палетки 10 х 10 см с ячейками 1 х 1 см, С = 100).

Оценку покрытия даем по 10 балльной шкале (табл.2. приложение)

5. Проводим оценку эпифитного лишайникового покрова по следующей шкале:

А. Зона не поврежденной лишайниковой растительности.

Лишайники обильны. Встречаются на высоте более 1м, от земли. Проективное покрытие лишайников на стволах на высоте 1,3м. с северной стороны деревьев более 10%.

Б. Зона разрушения лишайникового покрова.

Лишайники на – высоте более 1,3 м. практически отсутствуют. У основания дерева встречаемость лишайников менее 50%, среднее суммарное покрытие лишайников в интервале от 3 до 10%.

В. Зона полного разрушения лишайникового покрова.

Встречаемость деревьев без лишайников у основания более 70%; среднее проективное покрытие лишайников менее 0,1 %.

6. Записываем результаты лихеноиндикации.

7. Делаем выводы, о степени загрязнения атмосферного воздуха определив проективное покрытие лишайников на стволах деревьев.

Приложение 4

ОЦЕНКА ЧИСТОТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПО ВЕЛИЧИНЕ АВТОТРАНСПОРТНОЙ НАГРУЗКИ

Оборудование: часы, бумага, ручка.

Ход работы:

1. Учёт автотранспортной нагрузки ведём следующим методом, пригодным для городских районов. Суть его заключается в том, что на выбранной улице намечаем один пост наблюдения. Этот пост находился вдали от перекрестков и остановок транспорта, чтобы было удобно и безопасно для наблюдения.

2. На каждом участке учитываем машины, идущие в одном и другом направлениях. Наблюдения проводились в разное время дня (утро, вечер).

3. Подсчитываем число единиц автотранспорта, проходящих за 15 минут. При этом проводили отдельный учёт легковых автомобилей, грузовых машин, автобусов.

4. Умножаем полученное число на 4, найдём, сколько их проехало за час.

5. Вычисляем количество выхлопов автомобилей по формуле (2):

M = t*n*(mco + mco₂ + mNO_x + mсажи), (2)

где М – количество выхлопов (г)

t – время (1 час)

n– количество машин, проехавших через опорный пункт за это время

m– масса газов

Для расчетов используем таблицу.

Состав выхлопов газа бензиновых и дизельных автомобилей (г/мин)

(А. А. Беккер, 1989)

Результаты заносим в таблицу.

6. Оцениваем количество выбросов в баллах по таблице.

Оценка (в баллах) массы выбросов за 1 час автомобилем

5. Делаем выводы об оценке чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки.

Приложение 5

ЭКСПРЕСС-МЕТОД БИОИНДИКАЦИИ НА ОСНОВЕ СОСТОЯНИЯ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ(PÍNUS SYLVЕSTRIS)

Оборудование: бумага, ручка.

Ход работы:

1. Выбрать сосенки высотой 1-1,5 м на открытой местности с 8-15 боковыми побегами.

2. Осмотреть у каждого дерева хвоинки предыдущего года (вторые сверху мутовки). Всего собирают или осматривают не менее 30 хвоинок.

3. Выявить степень повреждения хвои. Степень повреждения хвои определяют по наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов и т.д..

Классы повреждения и усыхания хвои

По повреждению: 1 – хвоинки без пятен; 2 – хвоинки с не­большим числом мелких пятен; 3 – хвоинки с большим числом черных и желтых пятен;

По усыханию: 1 – на хвоинках нет сухих участков; 2 – на хвоинках усох кончик 2 – 5 мм; 3 – усохла 1/3 хвоинки; 4 – вся или большая часть хвоинки сухая.

4. Определить продолжительность жизни хвои.

Продолжительность жизни хвои в годах

Обследовать верхушечную часть ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху, - это год жизни.

5. Результаты учетов занести в таблицу.

6. Провести оценку степени загрязнения воздуха по оценочной шкале, включающей возрастные характеристики хвои, а также классы повреждения хвои на побегах второго года жизни.

Экспресс-оценка загрязнения воздуха (I—VI) с использованием

сосны обыкновенной (Pinussylvestris)

Примечание. I – воздух идеально чистый; II – чистый; III – относительно чистый («норма»); IV – загрязненный («тревога»); V – грязный («опасно»); VI – очень грязный («вредно»).

7. Сделать выводы о качестве воздухана основе состояния хвои сосны обыкновенной.

Приложение 6

ТЕСТ ПО ГЕРТЕЛЮ

Оборудование: спиртовка, пробирка, штатив для пробирок, держатель, дистиллированная вода, белый лист, бумага, ручка.

Ход работы:

1. Собрать по 5-10 хвоинок одного возраста с сосен, произрастающих в различных местах обитания, с различными условиями загрязнения атмосферного воздуха.

2. Поместить их в пробирки, залили равным количеством дистиллированной воды.

3. С помощью спиртовки нагреть пробирки и кипятить в течение 5 минут.

4. Оценить, визуально сравнивая с чистой водой, степень помутнения воды в пробирках. (Степень помутнения воды в пробирках пропорциональна количеству воска на хвое).

5. Сделать выводы о концентрации сернистого газа в воздухе. Чем выше мутность, тем больше концентрация сернистого газа в воздухе.

Приложение 7

ИНТЕГРАЛЬНАЯ ЭКСПРЕС-ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СРЕДЫ ПО СТЕПЕНИ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ЛИСТОВОЙ ПЛАСТИНЫ НА ПРИМЕРЕ БЕРЕЗЫ ДАУРСКОЙ(BETULA DAHURICA)

Оборудование: циркуль-измеритель, транспортир, линейка, бумага, ручка.

Ход работы:

1. Сделать выборку листьев древесных растений с нескольких близко растущих деревьев на площади 10×10 м. Использовать только средневозрастные растения, исключая молодые и старые. Всего надо собрать не менее 25 листьев среднего размера с одного вида растения.

2. Листья собрать из нижней части кроны, на уровне поднятой руки, с максимального количества доступных веток. У берёзы использовать листья только с укороченных побегов.

3. Используя рисунок, провести измерения.

Схема промеров, используемых для оценки стабильностиразвития березы

Примечание:1- ширина левой и правой половинок листа. Для измерения лист складывают пополам, совмещая верхушку с основанием листовой пластинки. Затем измеряется расстояние от границы центральной жилки до края листа. 2 – расстояние от основания до конца жилки второго порядка, второй от основания листа. 3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка. 4 – расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка. 5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Промеры 1 – 4 снимаются циркулем-измерителем, угол между жилками (признак 5) измеряется транспортиром. Для этого центр основания окошка транспортира совмещают с точкой ответвления второй жилки второго порядка от центральной жилки. Эта точка соответствует вершине угла. Кромку основания транспортира надо совместить с лучом, идущим из вершины угла и проходящим через точку ответвления третьей жилки второго порядка. Второй луч, образующий измеряемый угол, получают, используя линейку. Этот луч идет из вершины угла и проходит по касательной к внутренней стороне второй жилки второго порядка.

4. Для мерных признаков величина асимметрии у растений рассчитывается как различие в промерах слева и справа, отнесенное к сумме промеров на двух сторонах. Интегральным показателем стабильности развития для комплекса мерных признаков является средняя величина относительного различия между сторонами на признак. Этот показатель рассчитывается как среднее арифметическое суммы относительной величины асимметрии по всем признакам у каждой особи, отнесенное к числу используемых признаков.

5. Сначала вычисляется относительная величина асимметрии для каждого признака. Для этого модуль разности между промерами слева (Л) и справа (П) делят на сумму этих же промеров:

|Л-П| / |Л+П|,

6. Затем вычисляют показатель асимметрии для каждого листа. Для этого суммируют значения относительных величин асимметрии по всем признакам и делят на число признаков.

7. На последнем этапе вычисляется интегральный показатель стабильности развития – величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычисляют среднюю арифметическую величину асимметрии для выборки листьев. Это значение округляется до третьего знака после запятой.

8. Статистическая значимость различий между выборками по величине интегрального показателя стабильности развития (величина среднего относительного различия между сторонами на признак) определяется по критерию Стьюдента.

Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для березы

Примечание: I – чисто; II – относительно чисто («норма»); III – загрязнено («тревога»); IV – грязно («опасно»); V – очень грязно («вредно»)

9. Сделать выводы о качестве среды по степени флуктуирующей асимметрии листовой пластины на примере березы даурской.

Приложение 8

РЕЗУЛЬТАТЫ МЕТОДА ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ

Журнал оценки качества воздуха по проективному покрытию лишайниками

Степень проективного покрытия лишайниками

Приложение 9

ОЦЕНКА ЧИСТОТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПО ВЕЛИЧИНЕ АВТОТРАНСПОРТНОЙ НАГРУЗКИ

Состав выхлопов газа автомобилей на исследуемых участках (мг/куб.м)

Содержание диоксида азота на исследуемых площадках

Содержание диоксида серы на исследуемых площадках

Содержание оксида углерода на исследуемых площадках

Приложение 10

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПРЕСС-МЕТОДА БИОИНДИКАЦИИ НА ОСНОВЕ СОСТОЯНИЯ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Экспресс-оценка загрязнения воздуха с использованием

сосны обыкновенной

Результаты экспресс-оценки хвои и теста по Гертелю в 2021 г

Приложение 11

КАЧЕСТВО СРЕДЫ ПО ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ЛИСТОВОЙ ПЛАСТИНЫ БЕРЕЗЫ ДАУРСКОЙ

Средний показатель величины асимметрии листа

Средний показатель величины, флуктуирующей асимметрии листьев