Оценка экологического состояния древостоя придорожных территорий проводилась путем визуальной оценки жизненного состояния на основе «Санитарных правил в лесах Российской Федерации» (приложение 5).
Для оценки экологического состояния древостоя обследовали все деревья данного вида в пределах точки пробоотбора b1, b2, b3 и т.д., затем вычисляли средний балл состояния для каждого вида деревьев K1, а далее – коэффициент состояния древостоя в целом (КДр.) как среднее арифметическое средних баллов состояния разных пород деревьев (К1, К2, К3 и т.д.) по формуле 3:
КДр = ΣКn/N, (формула 3)
где:
КДр – коэффициент состояния древостоя;
К – жизненное состояние каждого вида деревьев;
n – вид древесной культуры;
N – общее количество видов.
Вывод об экологическом состоянии древостоя делали по соответствующей шкале:
< 1,6 – «здоровое»;
1,6-2,6 – «ослабленное»;
2,6-3,6 – «сильно ослабленное»;
3,6-4,6 – «отмирающее»;
> 4,6 – «усыхающее».
1.1.5. Определение площади листовой пластинки и пылезадерживающей способности весовым методом
В качестве интегрального показателя морфологической структуры листа древесных растений был выбран такой, как средняя площадь листовой пластинки. Для его определения была отобрана выборка листьев каждого вида в объеме 100 штук в трехкратной повторности из нижнего яруса (высота пробоотбора 1,5 м – 2,5 м) по периметру кроны деревьев типичного габитуса одного возраста (определяли визуально по диаметру ствола).
Каждый лист обводили по периметру на листах формата А4, вырезали и взвешивали. Расчет средней площади листовой пластинки проводили по формуле (формула 4):
Sлиста = ml/mk, (формула 4)
где
Sлиста – площадь листовой пластинки, дм.2;
ml – масса листа, вырезанного из бумаги формата А4, г;
mk – масса квадрата бумаги, площадью 1 дм2.
Одновременно определяли количество поллютантов, аккумулируемых на поверхности листовой пластинки деревьев (пылезадерживающая способность). Количество аккумулированных пылевых выбросов определяли на листьях нижнего яруса, собранных на расстоянии 1-2 м от поверхности почвы (зона атмосферного воздуха, попадающего в альвеолы легких человека) по периметру кроны весовым методом [19]. Для этого пыль, накопившаяся на листьях, собирали с помощью ваты. Расчет пылезадерживающей способности вели по формуле 5:
A = (m(в+п) – mв)/Sлиста, (формула 5)
где
А – пылезадерживающая способность, г/дм.2;
m(в+п) – масса выты с пылью, г;
mв – масса ваты, г;
Sлиста – площадь листа, дм.2.
Каждый опыт проводился в двух-трех биологических и трех аналитических повторностях. Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью статистической программы SigmaStat 3.1 и статистического пакета Microsoft Office Excel 2003. Все полученные данные являются нормально распределенными с достоверностью 95%. Далее в таблицах и на рисунках представлены средние арифметические значения определяемых величин и их стандартные ошибки [9].
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Оценка транспортной нагрузки на придорожные территории
В настоящее время исследования урбосреды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны: города становятся основной средой обитания человека. Вопросы качества окружающей человека среды в условиях современного роста таких экосистем, промышленного строительства и развития автотранспорта приобретают особое значение. Урбанизированные территории испытывают наибольшее антропогенное давление комплекса многочисленных факторов с доминированием промышленно-транспортного воздействия, основная опасность которого в окрестностях локальных источников загрязнения заключается в том, что повреждение экосистем может привести к полной деградации природных комплексов.
В связи с чем в рамках проводимого исследования была определена антропогенная нагрузка на придорожные территории, осуществляемая в результате работы различных видов транспорта (приложение 6).
Анализ данных таблицы П.6.1 (приложения 6) показывает, что исследованные придорожные территории отличаются по уровню транспортной нагрузки. В целом для всех точек пробоотбора были отмечены 4 вида транспорта (легковые, грузовые бензиновые и дизельные автомобили и автобусы), различающиеся по нормам расхода топлива, объемам выбрасываемых загрязнителей. Среди видов транспорта наиболее представленными являются легковые бензиновые автомобили (60-85% от общей нагрузки), наименее – автобусы (<5%).
Проведенное исследование позволило выявить точку (п. Агролес), транспортная нагрузка на придорожную зону которой максимальна (1327 шт./час, что на 30-95% выше, чем для остальных точек). Это связано с тем, что п. Агролес располагается по трассе «Москва – Крым» и отличается большой загруженностью. Также большой автотранспортной нагрузкой характеризуется III точка пробоотбора (ул. Коммунаров, г. Плавск), расположенная на центральной улице районного центра Плавского района (948 шт./час). Другая точка (II, ул. Октябрьская), расположенная в г. Плавске, имеет меньшую транспортную нагрузку (170 шт./час). Это обусловлено тем, что данная улица не является центральной и располагается в старой части города. Минимальной автотранспортной нагрузкой (67 шт./час) отличается I точка пробоотбора (ул. Заводская, п. Октябрьский), что связано с ее удаленностью от крупных автодорог.
В общем объеме газообразных выбросов, осуществляемых в результате работы автотранспорта, преобладающими являются угарный газ, комплекс углеводородов и диоксид азота (табл. П.6.2, приложение 6). При этом угарный газ составляет порядка 80% от общего объема выбросов.
Как и полагалось ожидать в связи с уровнем автотранспортной нагрузки III и IV точек пробоотбора, придорожные территории именно этих точек обогащаются максимальным объемом загрязнителей за счет эмиссии выхлопных газом. В частности, в атмосферу придорожных территорий п. Агролес поступает на 28-95% большее количество газов, чем в других точках. В тоже время минимальным объемом характеризуется I точка пробоотбора (ул. Заводская, п. Октябрьский) (0,614 л CO/час, 0,105 л CxHy/час, 0,047 л NxOy/час).
Таким образом, проведенное исследование показало, что придорожные территории отличаются количеством поступающих в них поллютантов в связи с различающимся уровнем антропогенной нагрузки, определяемым транспортной загруженностью прилегающих автодорог.
2.2. Оценка уровня загрязнения придорожных территорий с помощью метода биоиндикации всхожести семян кресс-салата
Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.
Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов; уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места. Стрессовая реакция популяции кресс-салата близка к прямо пропорциональной по отношению к степени воздействия: чем более загрязнена среда, тем всхожесть меньше, а число особей с морфологическими нарушениями больше. Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента [3].
В результате проведенного исследования были исследованы образцы почв придорожных территорий методом биоиндикации с использованием всхожести семян кресс-салата узколистного (табл.П.7.1, приложение 7). Проверка всхожести семян до лабораторного опыта показала 93-95%-ную всхожесть.
Проведенное исследование показало, что почвы придорожных территорий различаются по уровню загрязнения. В таблице 5 представлены данные по всхожести семян кресс-салата и их биомассы. Проведенное исследование позволило выявить отрицательную коррелятивную связь (r = -0,98) между показателями «всхожесть» и «автотранспортная нагрузка». Точки, отличающиеся максимальной автотранспортной нагрузкой (III-IV), характеризуются средним уровнем загрязнения (всхожесть в III точке – 54,4±1,5%; в IV – 35,4±2,5%), ведущем к снижению биомассы проростков в 2-2,5 раза по сравнению с контролем. Уровень загрязнения I-II точек пробоотбора характеризуется как «слабое», выражающееся в снижении биомассы проростков в 1,5 раза. Данный факт также подтверждается тем, что проростки, выращенные на почвах этих территорий нормальной длины, крепкие, ровные (рис.П.7.2, приложение 7).
Таким образом, по данным биоиндикации с использованием всхожести кресс-салата можно заключить, что состояние почв придорожных территорий характеризуется как удовлетворительное, напрямую коррелирующее с уровнем автотранспортной нагрузки.
2.3. Оценка способности древесных растений придорожных территорий к механической аккумуляции пылевых выбросов
Как известно, помимо газообразных выбросов в результате работы автотранспорта в окружающую среду поступает большой объем твердых поллютантов, в основном в форме пыли. Именно пылевые частицы определяют миграцию элементов, в том числе и тяжелых металлов. Поступающие в окружающую среду поллютанты могут оседать на поверхности почвы, изменяя при этом нормальные кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия. Важнейшим биологическим фильтром, способным поглощать аэрозольные частицы и аккумулировать часть токсичных соединений являются зеленые растения. При этом существенный вклад в биологическую очистку окружающей среды вносит древесная флора, накапливающая большое количество биомассы в течение вегетационного периода [2].