Оценка экологического состояния центральных парков города Махачкалы

Размещено на Allbest.ru

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Общая характеристика лишайников

1.2 Лишайники-биоиндикаторы

1.3 Накопление тяжелых металлов в лишайниках

Глава 2. Методика работы

Глава 3. Результаты исследований

3.1 Определение экологического состояния городских парков с помощью лихеноиндикации

3.2 Насыщенность магистралей махачкалы различным автотранспортом

3.3 Содержание тяжелых металлов в талломах лишайника Xanthoria parietina

Выводы

Рекомендации

Литература

Введение

зонирование парковая территория загрязнение

Главными источниками ухудшения экологического состояния в городе Махачкала являются промышленные, транспортные и бытовые выбросы. Экологическая обстановка ежегодно ухудшается, наблюдается увеличение численности жителей и увеличение числа транспортных единиц и выхлопных газов, загрязняющих атмосферу.

За пределами города имеются немало природных зон для отдыха граждан, отграниченных от негативных факторов урбанизации. На территории города Махачкалы основными зелеными зонами для отдыха граждан являются центральные парки, включающие в том числе различную индустрию отдыха (банкетные залы, рестораны, детские площадки, спортивные зоны и т. д.).

Для изучения экологического состояния нами были выбраны два крупных исторических парка, расположенные в Советском районе города Махачкалы - «50-летия Октября» и «Ленинского Комсомола». Исследования по оценке общего состояния атмосферы парка «50-летия Октября» был проведено в 2017-2018г. Парк основан в канун празднования 50-летия Октябрьской революции (Октябрь 1967г.). Парк расположен между проспектом Шамиля и улицей Гагарина в центральной части города Махачкалы. На территории парка изучали разновидовой состав эпифитных лишайников в различной удаленности от автодороги методом лихеноиндекации.

В 2018-2019г. работа была продолжена и был исследован методом лехеноиндекации старейший городской парк культуры и отдыха «Ленинского комсомола» основанный в 1887 г. расположенный в квадрате М. Гаджиева и А. Акушинского.

Также интерес представляет накопление тяжелых металлов в слоевище обнаруженных нами лишайников, для чего проводится химический анализ с использованием атомно-абсорбционного спектрометра для измерения массовой доли элементов, у одного и того же вида - Ксантории Настенной (Xanthoria parientina), встречающийся в обоих парках.

Цель исследования - провести оценку экологического состояния атмосферы двух урбоэкосистем методом лихеноиндикациии и химического анализа.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

Провести лихеноиндикационное зонирование парковых территорий и оценить уровень атмосферного загрязнения.

2. Исследовать эпифитную лихенофлору парка, выявить перспективные биоиндикаторы и изучить процент покрытия ими коры деревьев.

3. Исследовать разновидовой состав эпифитных лишайников на различных видах деревьев по удаленности от автодороги

4. Связать процент покрытия лишайниками коры деревьев и их разнообразия с загрязнением атмосферы парков

5. Провести сравнение данных экологического состояния парковых зон по накоплению тяжелых металлов в слоевище Ксантории Настенной (Xanthoria parientina).

Актуальность проблемы.

Для городов особенно актуальны экомониторинговые исследования состояния атмосферы лихеноиндикационным методом с использованием эпифитных видов как наиболее чувствительных к загрязнению [Monitoringwithlichens - monitoringlichens, 2002; Крючкова, 2006; Бюзров, Пельгунова, 2012; Сафранкова, 2014]. В этой связи, комплексна лихеноиндикация урбоэкосистем с применением сочетанных методик открывает новые возможности мониторинговых оценок состояния атмосферы и разработки природоохранных мероприятий. В свою очередь современная методика химического анализа - беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием атомно-абсорбционного спектрометра, позволяют утверждать о состоянии загрязненности с большей достоверностью.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Общая характеристика лишайников

Лишайник является сложным организмом, образующимся в результате симбиоза двух растений: гриба и водоросли. Основную массу у слоевища лишайника составляет гриб, который своими гифами плотно переплетает клетки водоросли. Составные компоненты лишайника - гриб и водоросль - дополняют друг друга. Водоросли - автотрофные растения, содержащие хлорофилл и, следовательно, способные создавать органические вещества и снабжать ими гриб. Гриб обладает способностью добывать воду и минеральные вещества и снабжать ими водоросль, также гриб защищает водоросль от сильного нагревания лучами солнца и высыхания [4].

Можно искусственно разделить лишайник на компоненты - гриб и водоросль - и выращивать каждый компонент отдельно. При этом водоросль обычно способна продолжать самостоятельное существование, а гриб, приспособившийся к выгодному для него сожительству, без водоросли развиваться самостоятельно не может и быстро погибает.

По внешнему строению лишайники могут быть разделены на 3 группы:

Корковые (или накипные) лишайники представлены наибольшим разнообразием, к ним относится большинство видов лишайников. Представители этой группы лишайников имеют вид корочек или налетов, плотно срастающихся с субстратам, на котором они живут и от которого отделяются с большим трудом. Субстратом для накипных лишайников служат кора деревьев, поверхность камней и скал. Из этой группы лишайников часто встречается графис (Graphissp.).

Листоватые лишайники имеют вид рассеченных пластинок, срастающихся с субстратом не очень плотно при помощи пучков гиф (ризин). К ним относятся пармелия (Рагтепа р.), ксантория настенная (Xanthoria parietina) растущие на коре деревьев.

Кустистые лишайники имеют слоевища в виде ветвящихся кустиков; такие лишайники срастаются с субстратом только своим основанием. Представителем кустистых лишайников может служить вислянка, или бородатый лишайник (Usneasp.), который растет во влажных лесах на ветвях деревьев в виде длинныхсвисающих кустиков. К этой группе лишайников относится и «дубовый мох» - эверния (EverniaprunastnAcn, Е. furfuraceaMann.) [1].

Различают следующие экологические группы лишайников: эпилитные, напочвенные, эпифитные.

Эпилитные лишайники поселяются на камнях и скалах и представлены в основном накипными видами. Расселение их по субстрату различно. Группа напочвенных, или эпигейных, лишайников должна выдерживать сильную конкуренцию со стороны быстрорастущих высших растений, особенно травянистых. Поэтому они редко встречаются на плодородных почвах и достигают большего развития в местах, мало пригодных для высших растений. Эпифитные лишайники поселяются на деревьях и кустарниках. Среди них можно выделить несколько подгрупп: эпифильные лишайники, растущие на листьях деревьев и кустарников; настоящие эпифитные лишайники, растущие на коре; эпиксильные лишайники, растущие на обнаженной и обработанной древесине. Эпифитные лишайники на коре деревьев очень многочисленны. Здесь обитают и накипные, и листоватые, и кустистые формы. Нередко они сплошь покрывают ствол дерева на большом протяжении. Лишайники, приспособленные к существованию при малой освещенности, поселяются ближе к основанию ствола, а светолюбивые поднимаются по стволу [9].

1.2 Лишайники-Биоиндикаторы

Лихеноиндикация - один из специфических методов мониторинга загрязнения окружающей среды - биоиндикация, определение степени загрязнения геофизических сред с помощью живых организмов, биоиндикаторов.

Биоиндикаторы - это биологические объекты, используемые для оценки состояния среды.

При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители. Систему наблюдений за этой реакцией называют биологическим мониторингом [11].

Живые индикаторы не должны быть слишком чувствительными и слишком устойчивыми к загрязнению. Необходимо, чтобы у них был достаточно продолжительный жизненный цикл. Важно, чтобы такие организмы были широко распространены по планете, причем каждый вид должен быть приурочен к определенному местообитанию. Лишайники вполне отвечают всем этим требованиям. Они реагируют на загрязнение иначе, чем высшие растения. Долговременное воздействие низких концентраций загрязняющих веществ вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ. Это, видимо, связано с тем, что лишайники возобновляют свои клетки очень медленно, в то время как у высших растений поврежденные ткани заменяются новыми достаточно быстро. Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами. Она отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени[4].

1.3 Накопление тяжелых металлов в лишайниках

3.1 Определение экологического состояния городских парков с помощью лихеноиндикации

Эпифитные лишайники на коре деревьев очень многочисленны. Нередко они сплошь покрывают ствол дерева на большом протяжении. Существуют ли какая-нибудь зависимость флоры лишайников от древесной породы, еще точно не установлено.

Наши наблюдения на территории парков показывают, что на отдельных видах деревьев часто встречаются определенные группировки лишайников.

Таблица 1. Плотность покрытия лишайниками коры деревьев на территории парка «50-летия Октября»

При изучении территории парка «50-летия Октября» со стороны проспекта Шамиля, на коре деревьев растущих у дорог лишайники отсутствовали. Причиной тому может являться положение территории непосредственно перед 2-х полосной центральной автомагистрали города и обилие автотранспорта в данном районе. На расстоянии 20м от дороги встречаются единичные слоевища рода ксантория, фисция, мох (ортотрихум). Жизнеспособность лишайников на этом участке низкая, слоевище чахлое. На расстоянии 100м и далее наблюдалось значительное обилие и разнообразие лишайников - артроспорум тополевый, фисция звездчатая, леканора лептиродная и ксантория настенная (табл. 1).

Результаты изучение плотности покрытия коры деревьев в парке «Ленинского комсомола» методом лихеноиндикации на расстоянии 20 и 100м. от проспекта М. Гаджиева занесены в (табл. 2). По данным этой таблицы можно заметить, что% покрытия лишайником деревьев на расстоянии 20м. от дороги незначительно выше, чем в парке «50-летия Октября», также разновидности лишайников выше на данном расстоянии, на коре тополя-3вида и на ясене-2 вида.

На расстоянии 100м от проспекта М. Гаджиева% покрытия лишайниками коры деревьев в парке «Ленинского комсомола» выше более чем в два раза, сравнительно с этим же расстоянием в парке «50-летия Октября». Так площадь покрытия тополя соответствует 47%, ясеня-43%, а разновидность встречаемых нами лишайников в этой зоне, также значительно превышает их разнообразие возле проспекта Шамиля (табл. 1 и 2, прил. фото).

Таблица 2. Плотность покрытия лишайниками коры деревьев на территории парка «Ленинского комсомола»

Такие отличия могут быть связаны с особенностью нагруженности дорог возле парковых территорий автотранспортом. В связи с чем, дальше мы стали изучать загруженность автотранспортом улиц Шамиля и М. Гаджиева, расположенных вблизи этих парков.

3.2 Насыщенность магистралей Махачкалы различным автотранспортом

Известным является, что загруженность дорог в черте города имеет сильную разницу в зависимости от расположения конкретных автомагистралей и от времени суток. В связи с этим мы провели подсчет автотранспорта в разное время на разных трассах. По результатам исследований нами было выявлено, что наличие автотранспорта на магистралях города Махачкалы различается по времени суток. Исходя из этого, нами был произведён подсчет транспорта в утренние часы (900), обедом (1300) и вечером (1800). По итогам оценки загруженности улиц автотранспортом, выявлено, что утренние и вечерние часы составляют пик загруженности дорог, в обеденное же время загруженность идет в половину. Также в сравнении двух улиц выявлено, что участок дороги Гагарина имеет меньшую нагрузку транспорта в отличие проспекта Имама Шамиля, что отображено на рисунке 1 и 2.

Рисунок 1. Загруженность автотранспортом улицы М. Гаджиева

Рисунок 2. Загруженность проспекта И. Шамиля

Проведя суммарную оценку загруженности улиц автотранспортом, выявили, что на улице М. Гаджиева интенсивность движения составляет около 11т. машин в сутки. На проспекте Шамиля 17т. машин в сутки, что, согласно ГОСТ-172. 203-77 считается средней нагрузкой дороги (от 8-17т.)

3.3 Содержание тяжелых металлов в талломах лишайника

Xanthoria parietina

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов для лишайников не установлены, но для грибов, как пищевых продуктов, показатели следующие: медь (Cu) - ПДК < 10 мг/кг, свинец (Pb) - ПДК < 0, 5 мг/кг, кадмий (Cd) - ПДК < 0, 1 мг/кг, цинк (Zn) - ПДК < 20, 0 мг/кг, ртуть (Hg) - ПДК < 0, 05 мг/кг.

Как видно из таблицы 3, наибольшее содержание меди (Cu) было выявлено в образцах, собранных на ясене в парке 50-летия октября. При этом максимальная концентрация (82, 4 мг/кг) была выявлена в талломах лишайников с ясеня в 20 м от дороги. В образцах, собранных в глубине парка (100 м от дороги) высокие показатели содержания меди в навеске мы связываем с проведением неподалеку строительных работ. В близи дороги - следствие загрязнения выхлопными газами автотранспорта.

Таблица 3. Результаты анализа образцов лишайника Xanthoria parietina

на содержание тяжелых металлов

В целом, содержание меди в изученных пробах лишайников колеблется от 2 до 82, 4 мг/кг, в среднем составляя 7, 29 мг/кг для парка ленинского комсомола и 37, 82 для парка 50-летия октября (табл. 2).

Содержание свинца (Pb) в образцах колеблется от 1, 5 до 32, 1 мг/кг (табл. 3) и показывает большую зависимость от расстояния от дороги. Так в образцах, взятых в обоих парках, наибольшая концентрация свинца выявлена в талломах, растущих в 20 м от дороги и находящих под непосредственным влиянием выхлопных газов автотранспорта. Для парка ленинского комсомола средний показатель содержания свинца составляет 5, 38 мг/кг, а для 50-летия октября - 21, 06 мг/кг соответственно, что почти в 4 раза выше, чем в первом случае (табл. 4).

Высокая концентрация кадмия (Cd) выявлена в образцах с тополя, собранных в 20 и 100 м от дороги в парке 50-летия октября. Во втором случае, высокие концентрации Cd, вероятно, связаны, как и в случае с медью, с проведением неподалеку строительных работ. В общем, содержание Cd в образцах колеблется от 0, 05 до 0, 61 мг/кг (табл. 3), при этом средние показатели (0, 33 мг/кг) были выше в парке 50-летия октября (табл. 4).

Средние показатели по цинку (Zn) также были выше в парке 50-летия октября - 94, 91 мг/кг, против 57, 08 мг/кг для парка ленинского комсомола (табл. 4), при этом разброс по образцам составил от 20 мг/кг до 180 мг/кг - в образцах с тополя в 20 м от дороги в парке 50-летия октября (табл. 3).

Содержание ртути (Hg) во всех образцах было низким и не превышало предельно допустимые концентрации, установленные для грибов.

В таблице 4 приведены сравнительные показатели усредненных значений содержания тяжелых металлов по двум паркам.

Таблица 4. Средние показатели содержания тяжелых металлов в парках в зависимости от удаления от дороги

Здесь мы видим, что в целом по всем показателям концентрация тяжелых металлов в лишайниках была выше в парке «50-летия Октября». Например, концентрация меди и свинца в образцах из парка «50-летия Октября» в среднем была в 4 раза выше, чем в образцах из парка ленинского комсомола. Это обусловлено большей транспортной нагрузкой на проходящих рядом автодорогах, меньшим количеством древесных насаждений, как искусственных барьеров, и, как итог, более загрязненным воздухом. Парк «Ленинского комсомола», в свою очередь, отделен от автодороги двойной полосой деревьев и, в целом, более густо засажен деревьями, что повлияло на лучшее состояние окружающего воздуха и меньшее загрязнение.

Выводы

При изучении лишайниковой флоры были выявлены их морфологические и экологические особенности, что позволило нам определить их видовую принадлежность. (таблица 1; 2)

При изучении% покрытия лишайниками коры деревьев, большая площадь покрытия поры лишайниками выявлена у тополя (в обеих урбоэкосистемах).

Установлен видовой состав эпифитной флоры лишайников, среди которых 4 индикаторных эпифитных вида лихенофлоры: артроспорум тополевый, леканора лептиродная, фисция звездчатая, ксантория настенная, аталия цельноплодная, феофисция округлая.

Показана обратная корреляция между интенсивностью транспортного потока и процентном покрытии лишайниками коры деревьев, а также состоянием слоевища лишайников.

Средние показатели по содержанию тяжелых металлов (Cu, Pb, Zn, Cd, Ha) в слоевище ксантории настенной значительно завышены в парке «50 лет Октября» (табл. 4).

Определив интенсивность движения на прилегающих к парку улицах - проспект Шамиля и улица М. Гаджиева, сравнив степень загрязнения исследуемого района по методу лихеноиндикации и химического анализа, можно утверждать о том, что метод лихеноиндикации оправдывает себя как классический способ определения экологического состояния окружающей среды.

Рекомендации

Как было выявлено, наибольший уровень загрязнения атмосферного воздуха составляют выхлопные газы автотранспорта на участках магистральных улиц. В связи с этим как указывалось в работе необходимо:

Строгий контроль за открытием хозяйственных объектов на территории парков: кафе, шашлычных работающих на открытом пламени.

Увеличение зеленых насаждений вдоль зон парков, прилегающих к автодорогам (липа, вяз, акация, тополь).

Ограничить движение грузовых автомобилей в центре города.

Проводить профилактическую работу среди населения по охране окружающей среды:

заправлять автомобили качественным топливом;

следить за технологическим состоянием транспортных средств;

для передвижения на небольшие расстояния использовать велосипед или пройтись пешком.

Наглядные методики экологического мониторинга позволяют проводить диагностику на ранних стадиях антропогенных воздействий еще до появления видимых нарушений экосистем. В этой связи комплексная лихеноиндикация урбоэкосистем открывает новые возможности мониторинговых оценок состояния атмосферы и вреде наносимым благами цивилизации и заставит их задуматься о собственном сохранении здоровья и будущем их поколений.

Литература

Андреев М. П., Гимельберант Д. Е. «Флора Лишайников России», 2014г.

Андерсон Ф. К, Трешоу М. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение М 1984.

Боголюбов А. С., Кравченко М. В. «Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации», методическое пособие, Москва: Экосистема, 2001г.

Бюзров Л. Г., Пельгунова Л. А. «Лишайники в экологическом мониторинге», Москва, 2012г.

Дудкин Е. П., Суворцева О. Б., Коклева Н. Е. «Пути решения экологических проблем на городском транспорте», 2016г.

Еремеева А. С., Донченко М. И. «Обзор методов биоиндикации и биотестирования для оценки состояния окружающей среды», Молодой ученый, 2015г.

Мучник Е. Э., Инсарова Н. Д., Казакова М. В. «Учебный определитель лишайников Средней полосы Европейской части России», Учебно-методическое пособие, Рязань, 2011г.

Сафранкова Е. А. «Комплексная лихеноиндикация общего состояния атмосферы урбоэкосистемы», 2014г.

Сионова Н. А., Криворотов С. Б. Использование эпифитных лишайников как биоиндикаторов загрязнения атмосферного воздуха урбоэкосистемы. Естественные науки. 2007

Соловьева М. И., Кудинова З. А. Исследование распределения микроэлементов в лишайниках, произрастающих в зонах антропогенного воздействия. 2007

Тулекбаева В. Л., Погосян Г. П. «Лишайники как биоиндикаторы загрязнения атмосферного воздуха», 2009г.

Ходько Е. М. «Основы экологии: Учебное-методическое пособие», 2014г.

Федорова А. И., Никольская Ф. Н. «Практикум по экологии и охране окружающей среды», 2001г.

Размещено на Allbest.ru