Оценка качества среды города Южно-Сахалинска и примыкающей рекреационной зоны

Рис. 5. Зависимость величины показателя ФА на примере березы плосколистной от интенсивности транспортной нагрузки в г. Южно-Сахалинске (поток автомобилей в период времени с 18 до 19 часов)

Анализ данных позволяет сказать о том, что среди древесных культур наиболее устойчивыми к антропогенному прессингу являются тополь душистый и вяз сродный, в свою очередь береза плосколистная наиболее чувствительна к загрязнению (Рис. 6). Для установления качества среды данным методом были использованы два вида травянистых растения. Из них чувствительным фитоиндикатором проявил себя клевер ползучий.



Рис. 6. Биоиндикационный ряд чувствительности древесных и травянистых видов растений на основе показателей ФА в точке отбора проб №4 (ул. Ленина).

В процессе сбора и обработки материала были обнаружены образы растений с признаками повреждений токсикантами: хлорозами, некрозами, измененной окраской листовой пластины. (Рис. 7; 8; 9; 8; 10; 11; 12).

4.2 Содержание фенольных веществ в листьях Acer Mono Maxim

При биоиндикационных исследования крайне желательно проводить оценку не одним, а несколькими методами. Так весьма чуткой реакцией на стресс является метаболизм фенольных веществ.

Как видно из таблицы 8, чем напряженнее стрессовая ситуация, тем больше накапливают листья фенольных веществ



Таблица 8

Содержание суммарных фенольных веществ в листьях Acer Mono Maxim. в некоторых точках г. Южно-Сахалинска

Место взятия пробы	Содержание фенольных веществ (мг/г сухого в-ва)	t-Критерий Стьюдента	Значимость различий с контрольной зоной
	1 проба	2 проба	3 проба	Ср. пока-зтель
гора Большевик	6,984	7,566	6,984	7,178
ул. М. Горького	8,148	8,730	7,570	8,149	2,6	различия сравниваемых величин статистически не значимы.
ул.Комсомольская	9,890	10,480	9,890	10,087	10,8	значимы
ул. Ленина	10,480	9,712	9,732	9,975	9	значимы

Результаты по степени загрязнения, полученные данным методом, коррелируют с результатами ФА. (Рис. 13).

Рис.13. Изменения ФА листьев и С фен. в листьях Acer Mono Maxim в зависимости от места взятия пробы.

Примечание. Здесь и далее - граница нормы интегрального показателя ФА, при котором характер качества среды определяется как чистый или относительно чистый (норма).

Из графика видно, что в зонах с наибольше антропогенной нагрузкой показатель ФА значительный и лежит выше пределов нормы, как следствие можно наблюдать защитную реакцию растений, выражающуюся в накоплении фенольных веществ.

4.3 Влияние загрязнения воздушного бассейна на морофо-анатомические и биохимические показатели хвои Pinus sylvestris L.

Одним из маркеров уровня загрязненности территории является показатель количественного содержания хлорофилла в листьях растений. в условиях интенсивной антропогенной нагрузкой происходит понижение уровня хлорофилла в листьях зеленых растений. В качесте индикатора для оценки качества среды данным методом, была выбрана сосна обыкновенная. Как видно из таблицы 9 максимальное содержание хлорофилла отмечено в экземпярах, отобранных в контрольной зоне. В городских же условиях данный показатель менятся значительно. В точка 3 и 4 наблюдается достоверное снижение уровня хлорофилла в хвое сосны обыкновенной.

Таблица 9

Содержание хлорофилла в хвое сосны обыкновенной в некоторых точках города

Место взятия пробы	Содержание хлорофилла (мг/г сырого в-ва)	t-Критерий Стьюдента	Значимость различий с контрольной зоной (Р)
	1 проба	2 проба	3 проба	Ср. показатель
гора Большевик	0,850	0,930	0,930	0,903
ул. М. Горького	0,865	0,850	0,878	0,864	1,39	Значимость различий не высока
ул. Комсомольская	0,476	0,450	0,453	0,460	12,69	< 0,01
ул. Ленина	0,546	0,504	0,544	0,531	10,33	0,01



Так же были исследованы другие параметры хвои: классы некроза и усыхания, показатель длины (таблица 10).

Таблица 10

Экспресс оценка качества воздуха по состоянию хвои Pinus sylvestris L.

Точки отбора проб	Класс повреждения хвои	Ср.длина хвои (мм)	Лимиты (мм)	Уровень загрязнения	Харак-ка среды
	некроз	усыхание
1	2	1	60,22±0,23	от 44 до 68	2	чисто
2	3	1	58,11±0,20	от 37 до 64	3	отнсит. чисто
3	3	2	52,90±0,32	от 42 до 59	4	загрязнено
4	3	2	53,14±0,23	от 23 до 55	4	загрязнено

Рис. 13, 14. Хвоя сосны Pinus sylvestris L. 1 - образец, отобранный в контрольной зоне, 2, 3 - в условиях значительного антропогенного воздействия.

По результатам экспресс - оценки следует, что воздух на территории г. Южно - Сахалинска, в определенных точках, характеризуется следующими степенями загрязнения в точке номер один чистый, в точке отбора проб 2 - относительно чистый, в общей массе исследованного материала чаще других встречались хвоинки второго года жизни лишь с усохшими кончиками. В точках 3 и 4 воздух оценен как загрязненный.

Длина хвоинок варьирует в пределах от 23 до 68 мм. Наибольшие показатели характерны для территорий с относительно низкой антропогенной нагрузкой (точки 1 и 2), что говорит о благоприятном развитии растений. С увеличением негативного воздействия длина хвои значительно уменьшается.

При сборе и обработке растительного материала нами было отмечено, что экземпляры, отобранный с пород, подверженных постоянному антропогенному прессингу, характеризуется высокой частотой встречаемости экземпляров хвои с наличием болезней (обыкновенное шютте хвои сосны), различными повреждениями, вызванными процессами жизнедеятельности энтомовредителей. Как отмечалось ранее в параграфе 2.1.2 растения подверженные воздействию некоторых фитотоксикантов менее устойчивы к различным факторам, вредителям и болезням [3].

Рис. 3. Экземпляры хвои, отобранные в некоторых точках г. Южно-Сахалинска с различным уровнем антропогенной нагрузки.

По результатам оценки качества среды с помощью хвои Pinus sylvestris L. можно сделать вывод о том, что загрязненность воздуха сказывается на физиологических процессах растений и на их развитии в целом.



4.4 Оценка уровня пылевого загрязнения воздуха г. Южно-Сахалинска методами биоиндикации

Одной из важных проблем города является пылевое загрязнение воздуха (таблица 11).

Таблица 11

Показатели пылевого загрязнения воздуха в некоторых точках г. Южно-Сахалинска, на основе анализа пыленакопления листьев древесных растений

Место взятия пробы	Площадь листовой пластины	Количество пыли мг/см2
Береза плосколистная (Betula platyphylla sucacz.)
гора Большевик	15,895	0,0021
ул. М. Горького	14,167	0,0028
ул.Комсомольская	12,769	0,0032
ул. Ленина	10,823	0,0078
Топольдушистый (PopulussuaveolensFisch)
гора Большевик	26,336	0,0061
ул. М. Горького	24,718	0,0074
ул.Комсомольская	19,134	0,0092
ул. Ленина	18,331	0,0126
Ильм японский или долинный, или Вяз сродный (Ulmus japonica (Rehd.) Sarg. (U. propinqua Koidz. ))
гора Большевик	13,584	0,0067
ул. М. Горького	11,432	0,0071
ул.Комсомольская	8,897	0,0093
ул. Ленина	7,209	0,0169
Клёнмелколистный (AcermonoMaxim)
гора Большевик	36,136	0,0023
ул. М. Горького	34,869	0,0028
ул.Комсомольская	32,076	0,0036
ул. Ленина	29,139	0,0114



Рис. 16. Количество пыли, накопленное листовой пластиной вяза сродного в некоторых точках г. Южно-Сахалинска с различной степенью антропогенной нагрузки.

В ходе биоиндикационнго исследования было установлено, что в точке 4 (ул. Ленина) уровень загрязнения значительно выше, нежели в других. Загрязнению способствуют особенности расположения улицы (низинная часть города), деятельность цементного завода, располагающегося в северной части города на ул. Ленина и особенности метеорологического режима. Высокий уровень пылевого загрязнения прослеживается и в точке 3. Основной причиной загрязнения являются золоотвалы, расположенные недалеко от ТЭЦ. Карты золоотвалов переполнены и не заливаются водой, что является нарушением норм содержания и способствует распространению пыли и загрязнению близлежащих территорий.

Так же отмечена закономерная тенденция к уменьшению площади листовой пластины древесных растений по мере ухудшения качества среды.

Результаты, полученные разными методиками подтверждают друг друга и указывают на неоднородность экологических условий на территории г. Южно-Сахалинска.

Сравнительный анализ полученных данных позволяет разделить территорию города на ряд участков с разной степенью антропогенной нагрузки и характеристиками среды:

- гора Большевик (точка 1). Зона природного биотопа, выполняющая рекреационную функцию. Антропогенное воздействие незначительно. Характеристика среды - чисто

- ул. Максима Горького (точка 2). Центральная часть города, с одной стороны примыкающая к рекреационным зонам: к подножью горы Большевик, парковой зоне, с другой - к жилой зоне. Основной источник загрязнения - автотранспорт. Однако, стоит отметь, что транспортный поток, в сравнении со среднегородским показателем, не велик (в среднем 1359 машин в час). Уровень антропогенной нагрузки слабый. Характеристика среды - относительно чисто.

- ул. Комсомольская и ул. Ленина (точки отбора проб 3-4 соответственно).

Точка 3 - часть города, в непосредственной близи ТЭЦ и золоотвалов. Улица Комсомольская является одной из самых загруженных (2470 машин в час). Дорожное покрытие местами представляет значительные площади открытого грунта, превращающиеся в сырую погоду в грязь, в сухую - в пыль. Точка 4 так же является зоной с повышенной транспортной нагрузкой (2214 машин в час). Основной поток машин двигается в юго-восточном направлении в сторону побережья или на территорию ТРЦ Сити Молл и комплекса Арена Сити. Доля тяжелогрузов в общей массе транспорта велика. Обусловлено это тем, что пересечение улиц Ленина и Пуркаева представляет собой кольцевую развязку, направляющую тяжелый и габаритный транспорт в объезд центральных частей города. На территории обозначенной зоны широко представлен спектр услуг автосервиса: АЗС, автомастерские, способствующие наплыву автотранспорта.

Отсутствие достаточного количества парковочных мест усугубляет ситуацию.

Площадь узких улиц города уменьшается за счёт беспорядочной парковки транспорта (в том числе и на газоне), что затрудняет движение и приводит к образованию длинных пробок. Именно во время стояния в пробках автомобиль выделяет самое большое количество ядовитых веществ [33].

Весомый вклад в загрязнение ул. Ленина вносят Цементный завод и частный сектор. Улицы Комсомольская и Ленина относятся к участкам интенсивного антропогенного воздействия. Полученные данные свидетельствуют о сильном негативном воздействии на растительность. Характеристика среды для данных точек - загрязненная.



Заключение

Не смотря на перевод ТЭЦ на газ в г. Южно-Сахалинске качество воздуха значительно не улучшилось в связи с одновременным ростом единиц автотранспорта.

Так, 2008 году по данным испытательной лаборатории "Центра гигиены и эпидемиологии в Сахалинской области" наибольшие концентрации загрязняющих веществ отмечались на основных транспортных магистралях, в число которых входят улицы Ленина (точка 4) и Комсомольская (точка 3). Оценка качества среды методами биоиндикации, проведенная в 2014 году, показала, что данные улицы по-прежнему остаются одними из самых грязных и относятся к зоне с неблагоприятной окружающей средой. Пылевое загрязнение воздушного бассейна так же остается значительным. Общий анализ полученных экспериментальных данных позволяет дать интегральную оценку качества среды г. Южно-Сахалинска. Установлено, что территория города имеет две ярко выраженные зоны: относительно чистую (ул. Горького) и зону повышенного загрязнения (ул. Ленина и ул. Комсомольская)

Отмечено, что показатели ФА на загрязненных территориях лежат выше границы нормы, согласно которой качество среды можно считать удовлетворительным. По мере удаления от контрольной зоны наблюдается достоверное снижение концентрации хлорофилла в хвое сосны обыкновенной, что так же указывает на повышение уровня негативного воздействия. На территориях, испытывающих значительное влияние антропогенной деятельности, наблюдается изменение некоторых морфологических показателей растений: уменьшении длины хвои и площади листовой пластины. Ответные реакции растений, проявляющиеся в накоплении фенольных соединений, наиболее выражены в неблагоприятных условиях.

В целом можно говорить о том, что большая часть территории Южно-Сахалинска подвергается интенсивному антропогенному воздействию, усугубляемого сочетанием особенностей проектировки, рельефа, географического положения города, метеорологического режима. Для улучшения экологической ситуации необходим комплексный подход, затрагивающий природоохранные, социальные, административно-правовые аспекты.



Список литературы

1. Алексеев В.А. Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения / В.А. Алексеев и др. Л.: Наука, 1990. - 198 с.

2. Аналитическая записка к заседанию секции на тему: "Транспорт" / Общественный совет при администрации г. Южно - Сахалинска. - г. Южно-Сахалинск, 2014. - 9 с.

3. Артамонов В.И. Растеня и чистота природной среды / В.И. Артамонов; Академия наук СССР. -- Москва: "Наука", 1986. -- 172 с.

4. Боголюбов А.С. Оценка экологического состояния леса по асимметрии листьев: Методическое пособие. / А.С. Боголюбов - Москва: "ЭКОСИСТЕМА", 2002 - 10 с.

5. Бухарина И.Л. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях: монография / И.Л. Бухарина, А.А. Двоеглазова. - Ижевск: изд-во "Удмуртский университет", 2010. - 184 с.

6. Бухарина И.Л. Городские насаждения: экологический аспект: монография / И.Л. Бухарина, А.Н. Журавлева, О.Г. Болышова. - Ижевск: Изд-во "Удмуртский университет", 2012. - 206 с.

7. Вайнерт Э. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем: пер.с немецкого Г.И. Лойдиной, В. А. Турчаниновой / Э. Вайнерт, Р. Вальтер, Т. Ветцель и др. - М.: Мир, 1988. - 350 С.

8. Видякина А.А. Влияние загрязнения воздуха на состояние древесных растений г. Тюмени / А.А. Видякина, М.В. Семенова // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения - 2012. - вып. 12. - c. 49-53.

9. Владимиров В.В. Урбоэкология. Курс лекций / В.В. Владимиров - М.: Изд-во МНЭПУ, 1999.- 204 с.

10. Глухов А.З. Фитоадаптивная типизация техногенных экотопов / А.З. Глухов, А.И. Хархота, С.И. Прохорова, И.В. Агурова - Донецк: Донецкий ботанический сад НАН Украины. - 2012 г. - Вып. 12. - с. 3-11.

11. Денисов С.С. Структура почвенного покрова долин Сахалина и перспектива освоения почв // Труды СахНИИ СО АН СССР. Южно-Сахалинск, 1968. - Вып. 19. - 14 с.

12. Десслер Х.-Г. Влияние загрязнений воздуха на растительность: учеб. пособие: пер. с нем. Т.И. Кириллова / Х.-Г. Десслер. Москва: Лесная промышленность, 1981. - 184 с.

13. Доклад об экологической ситуации в Сахалинской области в 2013 году / Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Сахалинской области. - г. Южно-Сахалинск, 2014. - 66 с.

14. Дружкина Т.А. Скрининговая оценка экологического состояния городской среды по древесным культурам: автореф. дис. … кан. биол. наук / Т.А. Дружкина; Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова-Астрахань: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2007. - 25 с.

15. Задорожная Д.В. Пылеулавливающая способность растений Platanusacerifolia (Aiton) willd.в городских насаждениях / Д.В. Задорожная // Інтродукція рослин - 2014. - вып. 3. - С. 74-79.

16. Иванова Е.Ю.Оценка состояния атмосферного воздуха города Нововоронежа биологическими методами / Е.Ю. иванова // вестн. ВГУ, 2013. - вып.1. - С. 157-162.

17. Иваныкина Т.В. Актуальность биоиндикации растений в условиях техногенного загрязнения / Т.В. Иваныкина // Вестн. Амур. гос. ун-та. - 2010. - Вып. 51: Естественные и экономические науки. - С. 81-83.

18. Колясникова Н.Л. Влияние аэротехногенного загрязнения на морфологические и эмбриологические признаки сосны обыкновенной / Н.Л. Колясникова, Т.Д. Карнажицкаяк, К.А. Паршакова // Вестн. Удмурт. ун-та, 2011 - Вып. 6-2: биология.науки о земле. - С. 31-35.

19. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда / Ю.З. Кулагин; М., "Наука". - 974 г. - 116 с.

20. Луговская А.Ю. Оценка влияния транспортно-промышленного загрязнения на морфологические и биохимические показатели Potentillafruticosa L. / А.Ю. Луговская, Е.П. Храмова, Л.К. Трубина // Растительный мир Азиатской России, 2014. - Вып. 1(13). - С. 71-76

21. Лорсанова Я.Э. Растения-индикаторы состояния окружающей среды (на примере воздействия атмосферного воздуха) // Я.Э. лорсанова // Вопросы современной науки и практики. ун-т им. В.И. Вернадского. - М., 2009. т. №3. - С. 162-166.

22. Майдебура И.С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калининграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений: автореф. дис. … кан. биол. наук / И.С. Майдебура; Российский государственный университет имени Иммануила Канта-Калининград: РГУ им. Канта, 2006. - 23 с.

23. Малолеткова А.В. Методы математической статистики в психолого-педагогических исследованиях: учеб.-метод. Пособие для студентов / А.В. Малолеткова. - Стерлитамак: Стерлитамакский филиал БашГУ, 2013 - 172 с.

24. Мелихова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / О.П. Мелихова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 288 с.

25. Мельберт А.А. Влияние автомобильного транспорта на биоту / А.А. Мельберт, Г.В. Медведев, Т.А. Стопорева // Ползуновский вестник, 2011 - ВЫП. 4-2. - с. 189-192.

26. Мельников А.А. Проблемы окружающей среды и стратегия её сохранения: Учеб. Пособие для вузов / А.А. Мельников - М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2009. - 720 с. + 24 с. цв. вкл. - (Фундаментальный учебник)

27. Неверова О.А. Применение фитоиндикации в оценке загрязнения окружающей среды / О.А. Неверова // Международный научный и прикладной журнал "Биосфера", т. 1, №1 - Новосибирск: Наука, 2001. - 119 с.

28. Петухов, А.В. Атлассосудистых растенийокрестностей Южно-Сахалинска. 2-е издание, исправленное и дополненное. / А.В. Петухов А.В. Кордюков, Л.Н. Баранчук-Червонный - Южно-Сахалинск: Эйкон, 2010. --220 с.

29. Программа "Обеспечение безопасности дорожного движения на территории городского округа "город Южно-Сахалинск" на период 2012-2015 годов" / Администрация г. Южно-Сахалинска - г. Южно-Сахалинск, 2014 - С. 35

30. Пчелинцева Н.М. Применение новых фитоиндикаторов в экологическом мониторинге городских территорий / Н.М. Пчелинцева, Н.Н. Гусакова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2011 - вып. 7. - С. 10-11.

31. Рылова Н.Г. Трансформация почвенного покрова в условиях промышленного города и ее воздействие на растительность (на примере г. Ижевска): автореф. дис. … кан. биол. наук / Н.Г. Рылова; удмуртский государственный университет-ижевск, 2003-20 c.

32. Савватеева О.А. Биоиндикация по хвойным породам деревьев в городах (на примере г. Дубна Московской области) / О.А. Савватеева, М.Г. Мокрушина // Экологические проблемы Московской области, 2013 - с. 91-97.

33. Сафонова, М. Краткий обзор "О состоянии онкологической заболеваемости в Сахалинской области и экологических факторах, влияющих на здоровье населения" / М. Сафонова, РОО "Экологическая вахта Сахалина". - Южно-Сахалинск, 2008. - 8 с.

34. Сахалинская гидрометеослужба [Офиц. сайт]. URL: http:// sakhmeteo.ru / climat/climate_sakh (дата обращения: 14.06.2015).

35. Скрипальщикова Л.Н. Биоиндикационные показатели стабильности развития насаждений в нарушенных ландшафтах / Л.Н. Скрипальщикова, В.В. Стасова // Сибирский лесной журнал,2014 -вып. 2 - С. 62-72.

36. Смирнов А.А. Интродукция и натурализация хвойных на Сахалине / А.А. Смирнов // Лесной Журнал, 2013-вып. 5 - С. 213-217.

37. Смирнов А.А. Охраняемые виды растений в ПКиО им. Ю.А. Гагарина г. Южно-Сахалинска / А.А. Смирнов // вестник сахалинского музея, 2011 вып. 18 - С. 400-409.

38. Солдатова В.Ю. Флуктуирующая асимметрия березы плосколистной (Betula platyphylla Sukacz.) как критерий качества городской среды и территорий, подверженных антропогенному воздействию (на примере Якутии): автореф. дис. … кан. биол. наук / В.Ю. Солдатова; Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова-Якутск, 2006.-18 с.

39. Стольберг В.Ф. Экология города: учебник / В.Ф. стольберг; -- К.: Либра, 2000. -- 464 с.

40. Туровец В.Д. Биоиндикация: учебное пособие / В.Д. туровец, в. с. краснов - Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. - 260 с.

41. Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. - М.: 2001. - 288 с.

42. Швер Ц.А. Климат Южно-Сахалинска / Ц.А. Швер, Д.Ф. Лазарева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 252 с.

43. Федеральная экологическая информация Сахалинской области / Федеральная служба по надзору в сфере природопользования г. Южно-Сахалинска. - Южно-Сахалинск, 2015. - раздел 2.

44. Google Maps [Офиц. сайт]. URL: https://www.google.ru/maps/ (дата обращения: 14.06.2015)



Приложение

Рис. 1. Географическое положение г. Южно-Сахалинска [44].

Рис. 2. Схематичное деление городской территории на некоторые функциональные зоны.



Рис. 3, 4. Повреждённые экземпляры листьев Populus suaveolens Fisch. и Ulmus japonica Rehd.

Рис. 5, 6. Образцы поврежденных листьев белокопытника широкого (Petasites ampuls Kitam.) и подорожника большого (Plantago major L.)

Рис. 7, 8. Экземпляры листьев Acear Mono Maxim., отобранные в "грязных" зонах г. Южно-Сахалинска.



Рис. 9. Стандартнее повреждение SO2 листьев Trifolium repens L. собранных в г. Южно-Сахалинске [12].

Размещено на Allbest.ru