Изучение качества атмосферного воздуха биоиндикационным методом

Биологический мониторинг - система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биоте, (биота - сообщества живых организмов) вызванных факторами антропогенного происхождения. Структура биологического мониторинга довольно сложна. Он строится из отдельных подпрограмм исходя из принципа, основанного на уровнях организации биологических систем. Так, генетический мониторинг соответствует субклеточному уровню организации, экологический мониторинг - популяционному и биоценологическому уровням. Каждому уровню соответствует свой набор биологических переменных.

Биоиндикация - оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию ее биоты в природных условиях. Для учета изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов.

Биоиндикатор (от лат.Indicator - указатель) - группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде.

Изучение состояния атмосферного воздуха с помощью растений - индикаторов.

Под влиянием ухудшения качества атмосферного воздуха у отдельных особей или групп некоторых растений отмечаются различные изменения: необычная окраска листвы, опадение листвы, изменение формы роста, плотности популяции, ареала вида и т.д. Наблюдая эти изменения, можно констатировать избыточное присутствие в атмосфере какого-либо газа.

Таблица 1. Признаки повреждения растений под влиянием химических веществ.

Цель работы: Оценить газодымовое загрязнение воздушной среды по состоянию хвои сосны.

Ход работы:

Для работы подобрали участки сосновых насаждений, располагающиеся как в условиях сильного загрязнения (возле автомагистрали), так и на мало загрязняемой территории на расстоянии 450 - 500 м (более удаленной от источника выбросов в атмосферу). На открытом месте подобрали молодые сосны высотой 1-1,5 м, отстоящие друг от друга на 20-25 м. Деревья на выбранном участке высоты 3 -3,5 м, поэтому обследование проводили с использованием одного из боковых побегов четвертой сверху мутовки. При проведении работы внимательно осмотрели хвою второго сверху участка центрального побега (участок предыдущего года) и по шкале определи класс повреждения и усыхания хвои (при оценке степени повреждения хвои не надо обращать внимание на более светлую окраску самого кончика хвоинки, поскольку он на самом деле более светлый).

Виды повреждения и усыхания хвои могут быть следующими:

а) хвоя без пятен (КП1), нет сухих участков (КУ1);б) хвоя с небольшим числом мелких пятен (КП2), нет сухих участков (КУ1);в) хвоя с большим числом желтых и черных пятен (КП3), кончик усох на 2-5 мм (КУ2);г) усохла треть хвоинки (КУ3); д) усохло более половины длины хвоинки (КУ4); е) вся хвоя желтая и сухая (КУ4).

При проведении работы для получения достоверных результатов необходимо отобрать 200--300 хвоинок. Для исследований мы отобрали 300 хвоинок. Отобрали хвоинки на каждом участке 2-го года жизни.

Разбор их проводили в лаборатории. Все хвоинки разделили на группы в соответствии с выше приведенными классами усыхания и повреждения. Далее на контрольном (фоновом) участке отобрали также 300 хвоинок аналогично исследуемому участку. Разбирали их по степени повреждения в лаборатории аналогично хвоинкам сосен с исследуемого участка и сравнивали с классами усыхания и повреждения. После этого полученные данные с двух участков сравнили между собой и составили заключение о степени повреждения хвоинок сосны с исследуемого и контрольного участков.

При выполнении этой работы можно сравнивать полученные данные с результатами прошлогодних исследований, но в силу того, что мы начали заниматься биомониторингом только в 2005 году, у нас не было данных за прошлый год. Этим сравнением по годам можно было бы установить динамику изменения влияния антропогенного воздействия по годам.

При проведении данной работы проводили оценку продолжительности жизни хвои. Каждая мутовка сверху - год жизни дерева. (При исследованиях определяют, сколько лет сохраняется хвоя.

Причем, если на самом нижнем из охвоенных участков часть хвои опала, то оценивается примерная доля сохранившейся хвои). Следовательно, полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохраненной хвоей плюс доля сохраненной хвои на следующем за ними участке.

Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, мы оценили класс загрязненности воздуха, используя заранее разработанные соотношения, приведенные в таблице (2).

Таблица 2. Определение класса загрязненности воздуха по состоянию хвои сосны

Примечание

I- идеально чистый воздух,II- чистый, III - относительно чистый («норма»),IV- заметно загрязненный («тревога»),V - грязный («опасно»),VI - очень грязный («вредно»),

После сравнения рассортированных хвоинок по по классу повреждения и классу усыхания выяснилось, что неповрежденных хвоинок на контрольных сосенках почти 2 раза больше, чем на исследуемом участке. Поврежденных хвоинок на исследуемом участке больше в 20 раз, чем на контрольном участке.

По результатам биоиндикации установили, что класс повреждения хвоинок на исследуемом участке относится к 3 классу (КП3), а на контрольном участке к 1 классу повреждения (КП1).

По таблице 2 для хвоинок 2-го года жизни находим, что загрязненность воздушной среды на исследуемом участке относится к 4 классу - заметно загрязненному («тревога»), а на контрольном участке загрязненность воздуха относится к 2-ому классу (чистый воздух).

После установления классов загрязненности обследованных участков мы стали искать и анализировать причину загрязненности исследуемого участка. Далее мы решили, что причину усыхания и повреждения сосенок необходимо искать в влиянии автомагистрали и заводских цехов ОАО «Промтрактор», в том числе и Чебоксарского литейного завода, а также имеющегося недалеко ООО «Яхтинг», заводских очистных сооружений ОАО «Промтрактор» и находящейся на расстоянии от наших сосен городской свалки.

Так как сосна наиболее чувствительна к содержанию в атмосферном воздухе сернистого газа (диоксида серы) мы первом делом остановились на анализе выбросов диоксида серы вышеперечисленных производств.

Для городских свалок доминирующими загрязнениями, выделяющимися в атмосферный воздух, являются метан (углеводороды), сероводородные соединения в процессе гниения. Значит, влияние городской свалки на сосны маловероятно.

Выбросы диоксида серы, выделяющиеся при плавке металла в электродуговых печах Чебоксарского литейного завода (ЧЛЗ), отстоит от наших сосен на расстоянии 1500 - 2000 м в сторону северо-западного направления от бора. При плавлении стали и чугуна в электродуговых печах на тонну жидкого металла выделяется 1,6 кг диоксида серы. С учетом высоты выброса после очистки от пыли отходящих газов от электродуговых печей 100 м. сосновый бор попадает как раз в зону влияния этого источника выброса. Приблизительно зона влияния источника выброса берется в 50 кратном расстоянии от его высоты. С учетом того, что господствующие ветры для г.Чебоксары юго-западного направления, в основном, от исследуемых нами сосен выбросы диоксида серы должны пройти стороной. Однако влияние литейного завода при других направлениях ветра не отпадает. По нашему мнению влияние литейного завода не исключается.

Ближе к бору расположены механообрабатывающие производства ОАО «Промтрактор», где выделений диоксида серы не имеются.

ООО «Яхтинг» выпускает рабочую обувь, где доминируют в выбросах растворители, а не сернистый ангидрид.

От заводских очистных сооружений (ЗОС) выделения сернистого ангидрида исключены.

Таким образом, источниками загрязнения атмосферного воздуха в районе произрастания исследуемых сосен, отрицательно влияющие на сосны, являются автомагистраль (автотранспорт) - основной загрязнитель и выбросы литейного завода.

По результатам проведенной работы сделаны