Чебоксарский машиностроительный техникум
Тема: Изучение качества атмосферного воздуха биоиндикационным методом
Чебоксары 2006г.
Аннотация
В настоящей работе (теоретической части) приведены характеристики биологического мониторинга, биоиндикатора. Раскрыта сущность биологического мониторинга, организма – индикатора, перечислены типы биоиндикаторов, сделан по материалам печати краткий обзор работ по применению биоиндикаторов для определения качества природной среды.
В практической части описаны методика и ход выполнения работы проведенной при мониторинге качества атмосферного воздуха с применением «организма – биоиндикатора» в районе расположения очистных сооружений ОАО «Промтрактор» и пролегания автомагистрали Новочебоксарск – Чебоксары.
Автомагистраль предназначена для проезда большегрузовых транспортных средств (в том числе и транзитного) через Калининский район (Новоюжный жилой массив) на московскую и нижегородскую автомагистраль.
Для проведения биоиндикационных работ в качестве биоиндикатора выбран сосновый бор, так как сосна – наиболее чувствительное дерево к загрязнению атмосферного воздуха. Участок сосновых насаждений, взятых в качестве опытных (рабочих) единиц, расположен с южной стороны от кольца автотрассы. В качестве контрольных экземпляров выбраны сосны, растущие в глубине к юго-западу на расстоянии 450 – 500 м от опытного участка.
Приведены результаты проведенных биоиндикационных работ. Сделаны выводы о качестве атмосферного воздуха в обследованном районе и разработаны предложения для улучшения воздушной среды. Введение.
Исходя из обзора материалов печати о проделанных работах экологическими научно-исследовательскими институтами и учеными – экологами мира, можно с большой уверенностью сказать, что наряду с расширением дистанционных, автоматизированных и физико-химических методов развиваются и биологические методы исследования компонентов природной среды. биоиндикация сосна атмосферный воздух
Диагностика воздушного загрязнения проводится по состоянию сосновых сообществ, эпифитных лишайников, данным анализа снегового покрова, оценке запыленности листвы, кислотности осадков и автотранспортной нагрузки.
Преимущества биоиндикационных методов оценки загрязнения природной среды, в данном случае качества атмосферного воздуха в том, что этот метод сравнительно дешевый по сравнению с физико-химическими методами. Биоиндикационный метод исследований качества атмосферного воздуха очень удобно применять, когда не развита техническая база лабораторий мониторинга уровня загрязнения в школах, колледжах и т.д. Этот метод позволяет подключать в исследовательскую работу по мониторингу качества природных сред и установлению причин их загрязнения школьников, студентов колледжей, техникумов, институтов.
Проведение биоиндикационных работ на первичном уровне (школ, техникумов и др.) можно сконцентрировать в кафедрах вузов, занимающихся экологическими исследованиями, лабораториях НИИ. Общую организацию и координацию работ может взять (и должен) осуществлять местные органы образования и местные органы Федеральной службы Госгортехнадзора и экологического надзора.
Чудо, что, несмотря на поразительную сложность мира, мы можем обнаруживать его в явлениях определенные закономерности».
Эрвин Шредингер
«О неопределённости в физике»
1. Теоретическая часть работы
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.
| Воздействующий газ | Растение | Внешние признаки повреждения растений |
| Диоксид серы | Сосна обыкновенная | Побурение кончиков игл хвоинок |
| Ель европейская | Хвоя буреет и опадает | |
| Ясень американский | Обширное междужилковое обесцвечивание листьев | |
| Фтористый водород | Пихта европейская | Цвет поврежденных участков хвои меняется от зеленого до красновато- бурого |
2. Практическая часть работ
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
| Максимальный возраст хвои | Класс повреждения хвои на побегах 2-го года жизни | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 4 | I | I-II | III |
| 3 | I | II | III--IV |
| 2 | II | III | IV |
| 2 | - | IV | IV—V |
| 1 | - | IV | V—VI |
| 1 | - | - | VI |
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).